1.本发明属于航天器精密定轨方法技术领域，具体涉及一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法。
背景技术：
2.目前，国内外正积极开展月球探测、火星探测、小行星探测等深空探测任务。深空航天器轨道确定软件的测量模型需要迭代求解光行时并且考虑复杂的相对论效应计算，其中需要进行多次高精度tt-tdb时间转换和地惯系-地固系坐标转换计算。这导致当前工程上主流深空轨道确定软件存在计算速度慢、效率不高的问题。因此，发明一种提升轨道确定计算速度的数据处理方法需求迫切。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，解决了现有深空轨道确定软件存在的计算速度慢、效率不高的问题。
4.本发明所采用的技术方案是：一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，包括以下步骤：
5.步骤1、配置定轨软件参数；
6.步骤2、预先计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列和tdb-tt时间差序列，并将计算结果序列保存在内存中；
7.步骤3、采用插值的方法获取内存中的预先计算结果。
8.本发明的特点还在于，
9.步骤1中配置的定轨软件参数包括定轨软件计算场景的起止时间和保存序列的时间步长。
10.步骤2中计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列具体包括：通过公式(1)依时间序列排序的坐标转换矩阵序列长度n：
[0011][0012]
式(1)中，t
start
和t
end
是定轨软件计算场景的起止时间，d是保存序列的时间步长；并将这些矩阵序列保存在内存中，该序列使用一个10
×
n的二维指针进行管理，分别索引相对软件起始时刻的tt相对时，以及3
×
3坐标转换矩阵的9个元素。
[0013]
步骤2中计算tdb-tt时间差序列具体包括：通过公式(2)计算依时间序列排序的tdb时间序列长度n，并将该序列保存在内存中，该序列使用一个3
×
n的二维指针进行管理，分别索引相对软件起始时刻的tt相对时序列、tdb相对时序列和tdb-tt时差序列。
[0014]
步骤3中通过公式(2)计算，待插值数据在内存的位置：
[0015]
[0016]
其中，ceil()表示向上取整运算，t是插值时刻，t0是序列起始时刻，d是保存序列的时间步长；取i-4,i-3,i-2,i-1,i,i 1,i 2,i 3八个点，利用7次lagrange插值方法，获得9个元素的坐标转换矩阵。
[0017]
步骤3中通过公式(2)计算，待插值数据在内存的位置，取i-4,i-3,i-2,i-1,i,i 1,i 2,i 3八个点，利用7次lagrange插值方法，获得tdb-tt时差。
[0018]
本发明的有益效果是：本发明一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，考虑了预先计算地固系到地惯系转换矩阵和tdb-tt时差等在程序中反复重复计算且耗时的函数，并将计算结果序列保存在内存中，在使用时采用插值的方法减少软件计算的时间消耗。
附图说明
[0019]
图1是本发明一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0020]
下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0021]
本发明提供了一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0022]
1、配置定轨软件参数
[0023]
配置定轨软件计算场景的起止时间、保存序列的时间步长等信息，例如设置地固系到地惯系坐标转换矩阵序列时间步长为1秒，设置tdb-tt时差序列的时间步长为100秒。
[0024]
2、计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列
[0025]
利用软件计算场景的起止时间和序列步长，按公式(1)计算依时间序列排序的坐标转换矩阵序列长度n。
[0026][0027]
其中，t
start
和t
end
是软件计算场景起止时刻，d是序列步长。利用iau2000或iau2006地球指向模型，计算该时间范围内所有转换矩阵，并保存在10
×
n的二维指针指向的内存中。
[0028]
3、计算tdb-tt时间差序列
[0029]
利用软件计算场景的起止时间和序列步长，按公式(1)计算所需步数。
[0030]
利用sofa精密时间转换模型，计算该时间范围内所有时差，并和索引用的tt和tdb时一同保存在3
×
n的二维指针指向的内存中。
[0031]
4、插值使用地固系到地惯系坐标转换矩阵
[0032]
当给定待插值点t，利用公式(2)快速索引接近插值点的内存区域：
[0033][0034]
其中，ceil()表示向上取整运算，t是插值时刻，t0是序列起始时刻，d是保存序列的时间步长；取前后8个点，利用7次lagrange方法，依次插值得到插值点时刻坐标转换矩阵
的9个元素。在需要地惯系到地固系坐标转换矩阵时只需将原矩阵转置即可。
[0035]
5、插值使用tdb-tt时间差
[0036]
当给定待插值点t，利用公式(2)快速索引接近插值点的内存区域，取前后8个点，利用7次lagrange方法，插值得到插值点时刻tdb-tt时间差。当进行tt到tdb转换时，利用tt序列索引；当进行tdb到tt转换时，利用tdb序列索引。
[0037]
通过上述方式，本发明一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，考虑了预先计算地固系到地惯系转换矩阵和tdb-tt时差等在程序中反复重复计算且耗时的函数，并将计算结果序列保存在内存中，在使用时采用插值的方法减少软件计算的时间消耗。
[0038]
实施例
[0039]
以一次环火卫星精密轨道为例说明算法计算效率的提升，某次轨道确定任务使用3天的地基测站观测数据，包含双程测距和测速观测数据各20万条。采用非线性最小二乘批处理方法迭代20次对精密轨道根数进行计算。
[0040]
采用本方法的效率情况如下表所示。
[0041]
技术特征：
1.一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、配置定轨软件参数；步骤2、预先计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列和tdb-tt时间差序列，并将计算结果序列保存在内存中；步骤3、采用插值的方法获取内存中的预先计算结果。2.如权利要求1所述的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，所述步骤1中配置的定轨软件参数包括定轨软件计算场景的起止时间和保存序列的时间步长。3.如权利要求1所述的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，所述步骤2中计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列具体包括：通过公式(1)依时间序列排序的坐标转换矩阵序列长度n：式(1)中，t
start
和t
end
是定轨软件计算场景的起止时间，d是保存序列的时间步长；并将这些矩阵序列保存在内存中，该序列使用一个10
×
n的二维指针进行管理，分别索引相对软件起始时刻的tt相对时，以及3
×
3坐标转换矩阵的9个元素。4.如权利要求3所述的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，所述步骤2中计算tdb-tt时间差序列具体包括：通过公式(2)计算依时间序列排序的tdb时间序列长度n，并将该序列保存在内存中，该序列使用一个3
×
n的二维指针进行管理，分别索引相对软件起始时刻的tt相对时序列、tdb相对时序列和tdb-tt时差序列。5.如权利要求1所述的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，所述步骤3中通过公式(2)计算，待插值数据在内存的位置：其中，ceil()表示向上取整运算，t是插值时刻，t0是序列起始时刻，d是保存序列的时间步长；取i-4,i-3,i-2,i-1,i,i 1,i 2,i 3八个点，利用7次lagrange插值方法，获得9个元素的坐标转换矩阵。6.如权利要求5所述的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，其特征在于，所述步骤3中通过公式(2)计算，待插值数据在内存的位置，取i-4,i-3,i-2,i-1,i,i 1,i 2,i 3八个点，利用7次lagrange插值方法，获得tdb-tt时差。
技术总结
本发明公开的一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，包括以下步骤：步骤1、配置定轨软件参数；步骤2、预先计算地固系到地惯系坐标转换矩阵序列和TDB-TT时间差序列，并将计算结果序列保存在内存中；步骤3、采用插值的方法获取内存中的预先计算结果。本发明一种提升航天器精密定轨计算速度的数据处理方法，考虑了预先计算地固系到地惯系转换矩阵和TDB-TT时差等在程序中反复重复计算且耗时的函数，并将计算结果序列保存在内存中，在使用时采用插值的方法减少软件计算的时间消耗。时采用插值的方法减少软件计算的时间消耗。时采用插值的方法减少软件计算的时间消耗。
技术研发人员：张大鹏 呼延宗泊 马鹏斌 杨杰 李恒年 朱俊 刘斌 刘硕
受保护的技术使用者：中国西安卫星测控中心
技术研发日：2021.11.16
技术公布日：2022/2/8
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
