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时间:2019-11-26
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1、第21卷第1期2015年1月载人航天MannedSpaceflightV01.2lNo.1Jan.2015基于温度参数的经验密度模式修正方法李勰1’2,唐歌实1’。,李正3,李翠兰1’2,刘舒莳1’2(1.航天飞行动力学技术重点实验室,北京100094;2.北京航天飞行控制中心,北京100094;3.南京信息工程大学数学与统计学院,南京210044)摘要:大气阻力是影响低轨航天器众多空间操作的重要因素,尤其是经验密度模式,固有的至少15%的误差已经严重制约航天器轨道计算精度的提高。针对广泛应用的经验密度模式,
2、选择物理背景简明的Jacchia7l模式,以温度参数r和t为对象,建立密度相对于上述温度参数的条件方程,推导了密度相对于温度参数的解析偏导数,并给出其最小二乘解。利用CHAMP卫星数据对模式修正结果进行验证,模式平均误差从40%降低至3%左右。通过TG01飞行器的轨道预报比较,修正前后轨道预报误差从2km降低至1.3km。经过CHAMP卫星和TG01飞行器的实测数据检验,验证了修正算法的正确性和有效性。关键词:温度参数;热层密度;经验模式;模式修正中图分类号:P421.3文献标识码:A文章编号:1674—58
3、25(2015)01-0048-05AMethodforCalibratingEmpiricalDensityModelBasedonTemperatureParametersLIXiel”,TANGGeshil⋯,LIZhen93,LICuilanl7,LIUShushil,2(1.ScienceandTechnologyLaboratoryonSpaceFlightDynamics,Beijing100094,China;2.BeijingAerospaceControlCenter,Beijing100
4、094,China;3.CoflcgeofMath&Statistics,NanjingUniversityofInformationand,ScienceandTechnology,Nanjing210044,China)Abstract:ThermosphereatmosphericdragisasignificantfactoraffectingmostspaceoperationsoflOWearthspaceerafts。especially。aninherent15%formalerrorofth
5、eempiricalmodeliSabarriertoimprovetheorbitcalculationaccuracy.Amongtheempiricalmodelsusedinaerospaceengineering,Jacchia71model,whichhasrelativeexplicitphysicalbackground,wasselectedasthebasicmodel.ThetemperatureTcandTxwerechosenastheestimatedparametersdurin
6、gthedifferentialCorrec。tion.Theconditionequationofdensitywithrespecttothosetwotemperatureswasestablished,andtheleastsquaresolutionsweregivenaswell.ThemodelaccuracywasimprovedbyoveranorderofmagnitudeaftercalibrationusingCHAMPdata.OrbitpredictionaccuracyofTG0
7、1withthepositionbiasof2kinwasalsoraisedto1.3kinthroughtemperaturecorrectionsusingin—sitedetectingdata.Thecasestudiesvalidatedtheeffectivenessofthecalibrationalgorithm.Keywords:temperatureparameters;thermospheredensity;empiricalmodel;calibration1引言航天器轨道控制与规划
8、、空间交会对接、碰撞预警与规避,以及寿命和再人预报等空间操作,都直接或间接受热层大气的影响n‘3]。尤其是热层大气密度,受来自于顶层太阳辐射和太阳风,以及底层大气波动的影响,变化十分复杂,有很多变化的物理机制尚待进一步研究‘4。在中国航天工程中,普遍采用经验密度模式来计算大气的阻力摄动,其中常用的包括JAC.收稿日期:2014-09-01;修回日期:2015旬1—13基金项目:国家重点基础研究发展计
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