(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211215254.6 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市碑林区友谊西 路127号 (72)发明人 张哲　代洪华　冯浩阳　汪雪川　 王昌涛　 (74)专利代理 机构 西安通大专利代理有限责任 公司 6120 0 专利代理师 范巍 (51)Int.Cl. G06F 17/16(2006.01) G06F 17/12(2006.01) G01C 21/24(2006.01) (54)发明名称 基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方 法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种基于配点迭代的地球卫 星轨道快速计算方法及系统， 属于航空航天技术 领域， 选定单次计算的区间步长及各计算区间内 的配点数； 依据地球卫星初始位置及速度设置计 算区间内各配点时刻 的地球卫星位置及速度估 计值； 采用局部配点反馈迭代法对地球卫星在每 个配点时刻的位置及速度估计值进行迭代修正； 判断地球卫星全部运行时间内的位置及速度状 态是否已经全部计算完毕， 重复前述步骤， 直到 计算区间终点时刻到达目标计算时间长度为止。 本发明采用反馈迭代方法对地球卫星位置及速 度信息进行估计与修正， 采用配点法避免积分符 号运算以减少计算量， 采用CGL配点以提高各区 间末端的地球卫星速度及位置计算精度， 为地球 卫星轨道预测提供了一种高效率高精度的计算 方法。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 115510387 A 2022.12.23 CN 115510387 A 1.一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤S1， 根据目标轨道 的计算区间步长及各计算区间步长内的配点数量， 构造切比雪 夫基函数； 步骤S2， 依据地球卫星初始位置及速度确定计算区间步长内各配点 时刻的地球卫星位 置及速度的估计值； 步骤S3， 根据比雪夫基函数结合迭代法对地球卫星在每个配点 时刻的地球卫星位置及 速度估计值进行迭代修 正， 得到修 正后各个 配点时刻地球卫星的位置及速度的估计值； 步骤S4： 以当前计算区间步长内修正得到的最后一个配点时刻地球卫星的位置及速度 的估计值， 将该位置及速度的估计值作为下一计算区间步长内地球卫星初始 位置及初始速 度， 重复步骤S2 ‑S4， 直至计算区间步长的终点时刻等于目标地球卫星运行时间长度， 得到 目标卫星的轨道参数。 2.根据权利要求1所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤1中设定计算区间步长内配点数量M， 依据配点数M在计算区间步长范围内选取M个 CGL节点， 根据M个CGL节点构造配点时刻向量， 根据配点时刻向量构造切比雪夫基函数。 3.根据权利要求1所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 所述比雪夫基函数包括切比雪夫基函数值方阵、 切比雪夫基函数微分值方阵和切比雪 夫基函数积分值方阵。 4.根据权利要求1所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤2中计算区间步长内位置及速度的状态值恒等于地球卫星的初始位置矢量及速度 矢量。 5.根据权利要求1所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤3中所述的迭代法为局部配点反馈迭代法。 6.根据权利要求1所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤3中所述得到修 正后各个 配点时刻地球卫星的位置及速度的估计值的方法如下： S3.1、 根据比雪夫基函数对地球卫星在各个配点时刻的位置及速度估计值进行迭代修 正； S3.2、 计算第k+1次与第k次迭代修正后的地球卫星各配点处位置及速度估计值差值向 量的二范 数； S3.3、 二范数大于终止迭代精度 误差限值， 令k＝k+1， 重复步骤S3.1直至二范数小于或 等于终止迭代精度误差限值， 得到前计算区间步长内第k+1次迭代修正后各个配点时刻地 球卫星的位置及速度的估计值。 7.根据权利要求6所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤S3.1中所述迭代修 正公式如下: xk+1＝xk‑P(Dxk‑g(xk)) 其中， xk＝[x1k( τ )； x2k( τ )； x3k( τ )； x4k( τ )； x5k( τ )； x6k( τ )； ]， 为第k次迭代修正后的地球 卫星6个表征位置及速度的状态量在各个配点处的估计值， xk+1为第k+1次迭代修正后的地 球卫星6个表征位置及速度的状态量在各个配点处的估计值， P为M个CGL节 点对应的切比雪 夫基函数积分值方阵， D为M个CGL节点对应的切比雪夫基函数微分值方阵， g为时间放缩后M 个CGL节点对应的一阶形式的轨道动力学系统右端函数值向量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115510387 A 28.根据权利要求7所述的一种基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法， 其特征在 于， 步骤S3.2所述 二范数e的表达式如下： e＝||xk+1‑xk||2 9.一种执行权利要求1 ‑8任一项所述的基于配点迭代的地球卫星轨道快速计算方法的 系统， 其特 征在于， 包括， 切比雪夫基函数模块， 用于根据目标轨道的计算 区间步长及各计算区间步长 内的配点 数量， 构造切比雪夫基函数； 估计模块， 用于根据地球卫星初始位置及速度确定计算 区间步长内各配点 时刻的地球 卫星位置及速度的估计值； 估计修正模块， 用于根据比雪夫基函数结合迭代法对地球卫星在每个配点 时刻的地球 卫星位置及速度估计值进 行迭代修正， 得到修正后各个配点时刻地球卫星的位置及速度的 估计值； 轨道计算模块， 用于以当前计算区间步长 内修正得到的最后 一个配点 时刻地球卫星的 位置及速度的估计值， 将该位置及速度的估计值作为下一计算区间步长内地球卫星初始 位 置及初始速度， 并重复计算区间步长内各配点时刻的地球卫星位置及速度的估计值并进 行 迭代修正， 直至计算区间步长的终点时刻等于目标地球卫星运行时间长度， 得到目标卫星 的轨道参数。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115510387 A 3