中继卫星跟踪航天器的轨迹分段优化算法研究

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1、第29卷第5期2010年10月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTg&CTechnologyVoL29No．5Oct．．2010中继卫星跟踪航天器的轨迹分段优化算法研究+吴刚1，冯丽2，周超英2，何伟平1(1．63999部队·北京·100094；2．北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094)摘要：研究了中继卫星跟踪用户航天器的轨迹分段优化计算方法。首先根据位置矢量计算出理论跟踪轨迹，其次根据指向角连续变化的要求确定了单变量最小二乘拟合方法。在此基础上提出了基于动态拟合误差阈值的中继卫星跟踪轨迹分段优化方法。该方法首先确定在初始拟合误

2、差阈值下跟踪轨迹的最优分段数目，然后将拟合误差阈值减小一个修正量，在新的误差阈值约束下重新计算各段的分段时长和分段数目，通过不断减小误差阈值进行循环计算，直到新的分段数目大于最优分段数目时完成计算。由于采用了逐步减小拟合误差阈值的动态阈值计算方法，使得各段的最大拟合误差得到了减小，并且达到了各段拟合误差的一致。该算法有效地提高了中继卫星程序跟踪中全程轨迹的计算精度，获得了良好的应用效果。关键词：中继卫星；捕获跟踪；控制计算；优化算法；轨迹分段；最小二乘法；动态拟合误差阈值中图分类号：v443．4文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)05—

3、0085—05OptimalAlgorithmofTrackPartitionforTDRSTrackingofUserSpacecraftWUGan91，FENGLi2，ZHOUChao-yin92，HEWei-pin91(1．PLAUnit63999，Beijing100094；2．BeijinglnstitutueofTrackingandTelecommunicationsTechnology，Beijing100094)Abstract：Thispaperstudiesoptimalalgorithmoftrackpartitionfortra

4、ckingofuserspacecraftbyTDRS．First，thetheoreticaltrackiscalculatedwiththepositionvectorsofTDRSanduserspacecrafLThen，thesingle-variableleastsquarefitmethodisconcludedwithcontinuouspointingangle．Basedonthese，theoptimalalgorithmfortrackpatti—tionadoptingdynamicfiterrorthresholdisprop

5、osedandthestepsarcasfollows．Firstofall，theoptimalnumberoftrackpartitionswithinitialfiterrorthresholdisobtained．Next，throughdecreasingthefiterrorthreshold，thenewlengthandnumberoftrackpartitionsaregot．Finally。withthecirculationofdecreasingthefiterrorthreshold，computationiscompleted

6、whenthenewestnumberoftrackpartitionsismorethantheoptimalnumber．ThefiterrorthresholdofeachsectionoftrackpartitionisdecreasedcomparedwiththeinitialfiterrorthresholdandthemaximUlTIfiterrorsoftrackpartitionsareconsistentwitheachother．ThecontrolcomputationaccuracyofTDRStrackinguserspa

7、cecraftisimprovedasdesired．Keywords：TrackingandDataRelaySatellite(TDRS)；AcquisitionandTracking；ControlComputation；OptimalAlgorithm；TrackPartition；LeastSquareMethod；DynamicFitErrorThreshold0引言中继卫星系统是近20年来世界各国大力发展和应用的一种卫星系统，它利用高轨道的通信卫星通过弯管传输方式实现对中低轨道航天器目标长时间的连续跟踪、测控和高速率数据通信，大幅度增加了地

8、基测控站的测控可见范围，有效地提高了对空间目标的测控能力Llj。为了实现对航天器