基于gnss觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定方法及裝置，特別涉及一種基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng) 機(jī)推力標(biāo)定方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在太空探索中，為了縮短到達(dá)行星或恒星的時(shí)間，使探測器能以較少推進(jìn)劑而攜 帶更多觀測儀器等，需要找到比火箭發(fā)動(dòng)機(jī)更高效的推進(jìn)方式，因此電推進(jìn)技術(shù)的研發(fā)及 其應(yīng)用已引起航天大國的高度重視。電推進(jìn)技術(shù)具有比沖高、推力小、能重復(fù)啟動(dòng)、質(zhì)量 輕和壽命長等特點(diǎn)，已在很多衛(wèi)星上得到了應(yīng)用，波音公司所交付的軍用和商業(yè)衛(wèi)星中， 已有18顆采用了這種技術(shù)。目前電推進(jìn)技術(shù)主要是用于軌道位置保持，而在衛(wèi)星主推進(jìn) 系統(tǒng)故障時(shí)，電推進(jìn)器在衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移中發(fā)揮了重要作用，如美國空軍的"先進(jìn)極高頻衛(wèi) 星" -1 (AEHF-1)和日本的"隼鳥"號(hào)小行星探測等。
[0003] 電推進(jìn)技術(shù)成為未來太空探索的首選推進(jìn)方式，為保證其使用的有效性，前期需 開展電推進(jìn)系統(tǒng)的搭載試驗(yàn)，對其推力進(jìn)行標(biāo)定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，為克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)，并提供下述至少一種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開了一 種基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定方法，采用本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)推力的標(biāo)定。同 時(shí)，本發(fā)明還公開了一種基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定的裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明公開了一種基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力定標(biāo)方法，包括：
[0007] 獲取第一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第一 GNSS觀測值；所述第一機(jī) 動(dòng)結(jié)束時(shí)刻時(shí)間上優(yōu)先于所述第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻；
[0008] 根據(jù)所述第一 GNSS觀測值確定第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻的精密軌道；
[0009] 根據(jù)第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻的精密軌道預(yù)報(bào)第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻到第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻 間時(shí)段的第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值；
[0010] 獲取第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第二GNSS觀測值；所述第二機(jī) 動(dòng)結(jié)束時(shí)刻時(shí)間上優(yōu)先于所述第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻；
[0011] 根據(jù)所述第二GNSS觀測值確定第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的精密軌道；
[0012] 根據(jù)第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的精密軌道預(yù)報(bào)第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻到第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻 間時(shí)段的第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值；
[0013] 根據(jù)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值與所述第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值的變化標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的 推力。
[0014] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述第一 GNSS觀測值確定第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值或所述根據(jù) 所述第二GNSS觀測值確定第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值，包括
[0015] 使用第一 /第二GNSS觀測值進(jìn)行衛(wèi)星精密定軌，得到機(jī)動(dòng)開始/結(jié)束時(shí)刻的精密 軌道；
[0016] 使用機(jī)動(dòng)開始/結(jié)束時(shí)刻的精密軌道和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行軌道積分預(yù)報(bào)，得到第一 /第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值。
[0017] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值與所述第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值的變化 標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，包括：
[0018] 根據(jù)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值與所述第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值間的變化，確定軌道變 化值；
[0019] 根據(jù)所述軌道變化值確定標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0020] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述軌道變化值確定標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力，通過下式確定
[0021] 軌道變化值=f (軌道根數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)推力引起的加速度），
[0022] 所述軌道變化值與所述發(fā)動(dòng)機(jī)推力引起的加速度為現(xiàn)行關(guān)系。
[0023] 本發(fā)明還公開了一種基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力定標(biāo)裝置，包括：
[0024] GNSS接收機(jī)，用于獲取第一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第一 GNSS觀 測值，及第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第二GNSS觀測值，所述第一機(jī)動(dòng)結(jié)束 時(shí)刻時(shí)間上優(yōu)先于所述第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻，所述第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻時(shí)間上優(yōu)先于所述第二 機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻；
[0025] 精密定軌模塊，用于根據(jù)所述第一 GNSS觀測值確定機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻的精密軌道，根 據(jù)所述第二GNSS觀測值確定機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的精密軌道；
[0026] 軌道預(yù)報(bào)模塊，用于根據(jù)機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻的精密軌道預(yù)報(bào)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道 值，根據(jù)機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的精密軌道預(yù)報(bào)第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值；
[0027] 推力標(biāo)定模塊，用于根據(jù)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值與所述第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值的 變化標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0028] 進(jìn)一步的，所述軌道預(yù)報(bào)模塊
[0029] 用第一 /第二GNSS觀測值進(jìn)行衛(wèi)星精密定軌，得到機(jī)動(dòng)開始/結(jié)束時(shí)刻的精密軌 道。
[0030] 使用機(jī)動(dòng)開始/結(jié)束時(shí)刻的精密軌道和動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行軌道積分預(yù)報(bào)，得到第一 /第二機(jī)動(dòng)弧段軌道值。
[0031] 進(jìn)一步的，所述推力標(biāo)定模塊，根據(jù)所述第一機(jī)動(dòng)弧段軌道值與所述第二機(jī)動(dòng)弧 段軌道值，確定軌道變化值；根據(jù)所述軌道變化值確定發(fā)動(dòng)機(jī)的推力。
[0032] 進(jìn)一步的，所述推力標(biāo)定模塊通過下式根據(jù)所述軌道變化值標(biāo)定發(fā)動(dòng)機(jī)推力：
[0033] 軌道變化值=f (軌道根數(shù)、發(fā)動(dòng)機(jī)推力引起的加速度），
[0034] 所述軌道變化值與所述發(fā)動(dòng)機(jī)推力引起的加速度為現(xiàn)行關(guān)系。
[0035] 通過采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明的所達(dá)到的有益效果為：
[0036] 本發(fā)明利用GNSS觀測數(shù)據(jù)對衛(wèi)星軌道進(jìn)行定軌，從而可獲得更精確的定軌結(jié)果。 同時(shí)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)推力的工作特點(diǎn)，根據(jù)衛(wèi)星軌道的變換對發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，從而可實(shí)現(xiàn)發(fā) 動(dòng)機(jī)推力的在軌標(biāo)定。
【附圖說明】
[0037] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實(shí)施例描述中所 需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施 例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0038] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定方法流程圖；
[0039] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中對GNSS觀測數(shù)據(jù)分段示意圖。
[0040] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達(dá)到的技術(shù)效果更加清楚，下面 將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅 是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在 沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0042] 下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0043] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于GNSS觀測值的發(fā)動(dòng)機(jī)推力標(biāo)定方法流程圖；
[0044] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中對GNSS觀測數(shù)據(jù)分段示意圖。
[0045] 參考圖1，在本發(fā)明實(shí)施例中，為實(shí)現(xiàn)對衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)推力的標(biāo)定，需要利用衛(wèi)星所 裝載的GNSS接收機(jī)獲取GNSS觀測量，從而根據(jù)所獲得的GNSS觀測量完成對軌道的確定， 并根據(jù)軌道的確定結(jié)果實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)推力的標(biāo)定。
[0046] 步驟S101，獲取第一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第一 GNSS觀測值，并 獲取第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻至第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻間的第二GNSS觀測值。
[0047] 參考圖2,設(shè)t0為第一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻，tl為第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻；t2為第二機(jī)動(dòng)結(jié) 束時(shí)刻，t3為第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻。因此，可以看出，在時(shí)間上，t0優(yōu)先于tl，t2優(yōu)先于t3。 當(dāng)然，在本發(fā)明實(shí)施例中，第一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻、第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻、第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻、第二 機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻僅為命名上的不同，在衛(wèi)星的機(jī)動(dòng)階段和非機(jī)動(dòng)階段，在圖2中可以看出，第 一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻對應(yīng)于衛(wèi)星前一機(jī)動(dòng)結(jié)束的時(shí)刻。第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻對應(yīng)于衛(wèi)星在經(jīng)過第 一機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻后重新開始機(jī)動(dòng)的時(shí)刻，相應(yīng)的第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻對應(yīng)于在完成第一機(jī)動(dòng) 開始時(shí)刻至第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的機(jī)動(dòng)階段后的機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻。第二機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻則對應(yīng)于 緊鄰第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻后的下一個(gè)機(jī)動(dòng)時(shí)刻。
[0048] 在上述t0~tl，t2~t3的各時(shí)間段，均利用衛(wèi)星所裝載的GNSS接收機(jī)獲取對應(yīng) 于每一細(xì)分時(shí)刻的GNSS觀測量。該細(xì)分時(shí)刻可表述為在t0~tl，t2~t3各時(shí)間段中的 抽樣時(shí)刻，即在每個(gè)抽樣時(shí)刻的時(shí)間段均獲取相應(yīng)的GNSS觀測量。
[0049] 步驟S102,根據(jù)第一 GNSS觀測值確定第一機(jī)動(dòng)開始時(shí)刻的精密軌道，根據(jù)所二 GNSS觀測值確定第二機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)刻的精密軌道。
[0050] 在本發(fā)明實(shí)施例中，t0~tl實(shí)現(xiàn)精密定軌的方法如下：
[0051] 1)GNSS觀測數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括三個(gè)部分：一是數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，輸入數(shù)據(jù)包括GNSS 觀測數(shù)據(jù)、GNSS衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)、GNSS衛(wèi)星鐘差數(shù)據(jù)；二是觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測，探測載波相位 存在的周跳和粗差；二是偽距單點(diǎn)定位，完成時(shí)間同步和先驗(yàn)軌道生成。
[0052] 2)誤差改正及法方程生成，完成觀測數(shù)據(jù)的各類系統(tǒng)誤差改正（一般包括天線相 位中心改正、相對論改正、相位纏繞改正、硬件延遲偏差改正、電離層誤差改正），構(gòu)建GNSS 觀測方程。
[0053] 3)參數(shù)估計(jì)：使用濾波或最小二乘估計(jì)等實(shí)現(xiàn)待估參數(shù)的估計(jì)，是精密定軌的核 心之一。
[0054] 4)定軌精度判定，通過估計(jì)前后的估計(jì)符合情況完成精密軌道的精度評定。輸