一种卫星位置解算方法

摘要

本发明公开了一种卫星位置解算方法，包括：确定观测时刻t_e，从导航电文中获取参考时刻t_b的卫星位置参数，包括位置X₀＝{x₀,y₀,z₀}，速度V₀＝{v_x0，v_y0，v_z0}，计算t_b加速度a₀＝{a_x,a_y,a_z}，设置积分步长h，0＜h＜200，且为整数；确定需要积分的时间长度t_L＝t_e-t_b，并计算需要积分的次数当N＞4，利用线性单步方法计算前4个步长时刻的位置X₀、X₁、X₂、X₃和速度V₀、V₁、V₂、V₃；根据X₀、X₁、X₂、X₃和速度V₀、V₁、V₂、V₃，计算剩余步长时刻的卫星位置、速度及加速度信息，得到观测时刻t_e的卫星位置。本发明每一步积分用到前四步的速度和位置信息，每步积分都是首先进行预测，然后进行校正，完成每步积分只需要计算两次加速度值；通过较多地利用前面几步的已知信息，实现计算量小、精度高的卫星位置解算。

主权项

一种卫星位置解算方法，其特征在于，包括：确定观测时刻t_e，从导航电文中获取参考时刻t_b的卫星位置参数，包括位置X₀＝{x₀,y₀,z₀}，速度V₀＝{v_x0，v_y0，v_z0}，计算t_b加速度a₀＝{a_x,a_y,a_z}，设置积分步长h，0<h<200，且为整数；确定需要积分的时间长度t_L＝t_e‑t_b，并计算需要积分的次数当N>4，利用线性单步方法计算前4个步长时刻的位置X₀、X₁、X₂、X₃和速度V₀、V₁、V₂、V₃；根据X₀、X₁、X₂、X₃和速度V₀、V₁、V₂、V₃，计算剩余步长时刻的卫星位置、速度及加速度信息，得到观测时刻t_e的卫星位置，具体包括：按照公式(3)计算t_i+1时刻卫星速度和位置的预测值之后，按照公式(4)对预测值进行校正，得到t_i+1时刻卫星位置X_i+1＝{x_i+1,y_i+1,z_i+1}和速度V_i+1＝{v_x,i+1,v_y,i+1,v_z,i+1}；$\left\{\begin{array}{c}{a}_i=f(t_i,X_i,V_i,\stackrel{··}{X})\\ {\bar{V}}_{i+1}=V_i+\frac{h}{24}(55a_i-59a_{i-1}+37a_{i-2}-9a_{i-3})\\ {\bar{X}}_{i+1}=X_i+\frac{h}{24}(55V_i-59V_{i-1}+37V_{i-2}-9V_{i-3})\end{array}\right.---\left(3\right)$$\left\{\begin{array}{c}{a}_{i+1}=f(t_i+h,{\bar{X}}_{i+1},{\bar{V}}_{i+1},\stackrel{··}{X})\\ V_{i+1}=V_i+\frac{h}{720}(251a_{i+1}+646a_i-264a_{i-1}+106a_{i-2}-19a_{i-3})\\ X_{i+1}=X_i+\frac{h}{720}[251V_{i+1}+646V_i-264V_{i-1}+106V_{i-2}-19V_{i-3}]\end{array}\right.---\left(4\right)$判断是否i<N，如果是，则置X_i＝X_i+1,V_i＝V_i+1，积分计算下一个时刻的位置、速度；如果否得到t_N时刻的卫星位置、速度及加速度信息；根据t_N时刻的卫星位置、速度及加速度信息，利用线性单步方法得到观测时刻t_e时刻的卫星位置：其中，通过公式(2)计算t_b加速度a₀＝{a_x,a_y,a_z}；$\left\{\begin{array}{c}{a}_x=-\frac{\mu }{r^3}x-\frac{3}{2}{J}_0^2·\frac{\mu a_e^2}{r^5}·x·(1-\frac{5z^2}{r^2})+{\omega }^{2}x+2\omega ·v_y+\stackrel{··}{x}\\ a_y=-\frac{\mu }{r^3}y-\frac{3}{2}{J}_0^2·\frac{\mu a_e^2}{r^5}·y·(1-\frac{5z^2}{r^2})+{\omega }^{2}y-2\omega ·v_x+\stackrel{··}{y}\\ a_z=-\frac{\mu }{r^3}z-\frac{3}{2}{J}_0^2·\frac{\mu a_e^2}{r^5}·z·(3-\frac{5z^2}{r^2})+\stackrel{··}{z}\end{array}\right.---\left(2\right)$其中，地球引力常量μ＝398600.44km³/s²；卫星到地球质心的距离地球的长半轴a_e＝6378.136km；地球重力位第二带谐系数地球自转速度ω＝0.00007292115rad/s；为日月摄动加速度在x、y、z三个方向的分量。