(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 202210614306.0 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 中铁第四勘察设计院集团有限公司 地址 430063 湖北省武汉市武昌杨园和平 大道745号 申请人 中国铁建股份有限公司 (72)发明人 闵阳　曹成度　滕焕乐　冯光东　 舒颖　郑跃　马龙　陶灿　 (74)专利代理 机构 北京汇泽知识产权代理有限 公司 11228 专利代理师 吴慧珺 (51)Int.Cl. G01S 19/08(2010.01) G01S 19/42(2010.01) G06F 30/15(2020.01)G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于卫星的自主轨道确定抗差自适应 滤波方法 (57)摘要 一种用于卫星的自主轨道确定抗差自适应 滤波方法， 包括： 获取卫星初始 状态信息； 预测计 算出历元t1时刻卫星预测状态值及卫星预测状 态方差值； 由卫星间双向观测值组成轨道确定观 测值， 并建立观测方程； 利用卫星预测状态信息 与观测信息计算历元t1时刻所有观测值的滤波 新息值； 基于滤波新息值的大小确定对应观测值 是否存在粗差， 或者建立对应观测值的发射卫星 或者接收卫星是否存在轨道机动； 若存在粗差， 则计算等效观测方差， 利用等效观测方差进行滤 波观测更新， 得到更新的观测值； 若存在轨道机 动， 则计算机动卫星等效预测状态方差， 利用等 效预测状态方差对机动卫星状态参数进行滤波 观测更新， 得到更新的观测值。 权利要求书4页 说明书8页 附图1页 CN 114924292 A 2022.08.19 CN 114924292 A 1.一种用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 步骤1， 获取卫星初始状态信息； 步骤2， 基于卫星初始状态信息， 预测计算出历元t1时刻卫星预测状态值及卫星预测状 态方差值； 步骤3， 由卫星 间双向观测值组成轨道确定观测值， 并建立基于轨道确定观测值与卫星 状态参数的观测方程； 步骤4， 利用卫星预测状态信息与观测信息计算历元t1时刻所有观测值的滤波新息值， 其中， 卫星预测状态信息由卫星预测状态值得到， 卫星观测信息由观测方程得到； 步骤5， 基于滤波新息值的大小确定对应观测值是否存在粗差， 或者建立对应观测值的 发射卫星或者接收卫星是否存在轨道机动； 步骤6， 若存在粗差， 则计算等效观测方差， 利用等效观测方差进行滤波观测更新， 得到 更新的观测值； 若存在轨道机动， 则计算机动卫星等效预测状态方差， 利用等效预测状态方 差对机动卫星状态参数进行 滤波观测更新， 得到更新的观测值； 步骤7， 利用更新的观测值进行 下一历元的自主轨道确定计算。 2.根据权利要求1所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤1中， 所述卫星初始状态信息包括卫星初始状态值 初始参数先验期望 观测值 先验方差Σ0以及状态方程先验过程噪音ΣW。 3.根据权利要求2所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤2具体为： 根据卫星在轨受力情况， 利用精确摄动力模型建立北斗三号系统GEO、 IGSO及MEO卫星 的摄动运动方程， 在已知卫星初始状态值 的前提下， 利用数值积分方法对GEO、 IGSO及 MEO卫星的摄动运动方程进行积分得到历元t1至历元t0的状态转移矩阵Φ1,0， 利用状态转移 矩阵Φ1,0计算历元t1时刻的卫星预测状态值 及卫星预测状态方差值 4.根据权利要求3所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤3中， 由卫星间双向观测值组成轨道确定观测值具体为： 将历元t1时刻内的卫星间双向观测值组成轨道确定观测值， 其过程如下： 任意选择两颗卫星SVA与SVB,令SVA发射测距信号和SVB接收信号组成的观测值为正向观 测值DAB； 令SVB发射测距信号和SVA接收信号组成的观测值为反向观测值DBA， 则该卫星对SVA 与SVB间的轨道确定观测值 为DAB+DBA； 依次此将对应历元内所有的双向观测值相加得到所有卫星对的轨道确定观测值。 5.根据权利要求4所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤3中， 建立基于 轨道确定观测值与卫星状态参数的观测方程 为： 其中， L1表示历元t1内所有的轨道确定观测值， 表示历元t1时刻的卫星状态参数值，权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114924292 A 2A1表示观测方程的设计矩阵。 6.根据权利要求5所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤4中， 利用卫星预测状态信息与观测信息计算历元t1时刻所有观测值的滤波新息值， 表 示为如下方程： 7.根据权利要求1所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤5具体为： 设置滤波新息值的阈值l_max， 由于滤波新息值作为表征状态信息与观测信息差异的 参量， 因此， 若观测值的滤波新息值l＞l_max， 将该观测值质量标志Obs_Qu ality标定为1， 若l≤l_m ax， 则将该观测值质量标签Obs_Quality标定为0， Obs_Qualityi＝1则表示对应观 测值存在粗差或该观测值对应发射 卫星或者接收卫星存在轨道机动。 8.根据权利要求7所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤5还包括： 由于粗差发生在观测值域， 而机动发生在卫星状态值域， 为区分滤波新息超限产生的 原因， 为每颗卫星设置质量标志SV_Quality并赋初始值0， 对对应历元所有观测值进行遍 历： 若某观测值对应发射信号卫星PRN号为j、 对应接收信号卫星PRN号为p， 且其质量标志 Obs_Quality＝0， 则分别将卫星j与卫星p的质量标志加1； 若观测值质量标志Obs_Quality ＝1， 则跳过不进行任何 处理； 若对应历元没有卫星发生机动， 则滤波新息超限将仅由观测粗差导致， 按照观测粗差 出现的随机性及 小概率性， 此时所有卫星的质量标志SV_Quality都是一个大于0的值； 若本 历元卫星j发生了机动， 则所有与卫星j有关的观测值的质量标志Obs_Quality都为1， 此时 卫星j的质量标志SV_Qual ityj将等于0； 依此方法对所有卫星进行遍历， 并对其质量标志进行判断： 若SV_Qu alityj＞0， 则表示 卫星j没有发生机动； 若SV_Qualityj＝0， 则表示卫星j产生了机动， 此时将与卫星j有关的 观测值的质量标志Obs_Qual ity赋值为2。 9.根据权利要求6所述的用于卫星的自主轨道确定抗差自适应滤波方法， 其特征在于， 步骤6中， 若存在粗差， 则计算等效观测方差， 利用等效观测方差进 行滤波观测更新， 得到更 新的观测值具体为： 步骤611： 令Σ1＝Σ0， 计算滤波增益矩阵K： 步骤612： 计算观测值改正数： 步骤613： 计算观测值改正数 方差： 令 计算观测值改正数中误差：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114924292 A 3