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专利号: 2023103313365
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:根据历史广播星历数据计算IGSO导航卫星以往的每日重现周期,通过在广播星历中得到的轨道摄动参数和轨道长半径得到某天的IGSO卫星重现周期值,即日平均值;

步骤2:构建IGSO卫星每日重现周期值的时间序列,并根据连续数天的IGSO卫星周期值时间序列进行绘图,显示其随时间变化的基本特征;

步骤3:确定IGSO卫星每日重现周期值随时间变化的数学模型及确定部分模型参数:根据上述步骤2中得到的IGSO卫星每日重现周期值的时间序列,得到关于时间序列的趋势项、周期项,通过该趋势项和周期项确定重现周期随时间变化的模型,并且在周期项中通过观察实现序列得出其角频率;

步骤4:根据IGSO卫星每日重现周期值时间序列估计数学模型参数:根据所述趋势项与周期项,得出初始相位和振幅的最优参数;

步骤5:根据所建立的数学模型预测IGSO卫星未来的每日重现周期值;根据步骤4的最优参数确定IGSO卫星每日重现周期值随时间变化的数学模型,并将某一时刻的数值带入得到当时的重现周期预报值。

2.根据权利要求1所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤1具体为:根据广播星历提供的参数,计算IGSO卫星的重现周期,广播星历每隔一小时或数小时提供一组参数,参数对应的各时刻为h1,h2,...,hm,根据hi时刻参数计算的某颗IGSO导航卫星的重现周期y(hi)为:

14 3 2

公式(1)中μ为地球引力常数,其值取3.986005×10 m/s , 为轨道长半径的开平方, 为轨道摄动参数, 和 均从广播星历中获取;

将一天内各时刻参数计算的IGSO卫星重现周期y(hi)(i=1,2,...,m)取平均,得到卫星重现周期的日平均值为:公式(2)中,y(ti)为第ti天的IGSO卫星重现周期值,即日平均值。

3.根据权利要求2所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤2具体为通过根据连续数天的广播星历,计算各天的IGSO卫星每日重现周期,依时间的先后顺序,形成IGSO卫星每日重现周期的时间序列,如,时间序列中天数不少于30天,将此时间序列绘图,显示IGSO卫星每日重现周期随时间变化的基本特征。

4.根据权利要求3中所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤3具体为:根据所述步骤2中所得到的IGSO卫星每日重现周期时间序列,确定重现周期随时间变化的模型,若时间序列呈现明显的变大或减小趋势,则设定一趋势项f(t)如下:f(t)=a(t‑t0)+b                         (3);

公式(3)中,t0为时间序列的开始时间,t为模型计算值所对应的时间,a为待确定的斜率参数,b为待确定的截距参数;

若时间序列不存在趋势项,则可令f(t)为0;

若时间序列呈现明显的周期特征,则设定一周期项g(t)如下:

公式(4)中,M为振幅,ω为角频率,为初始相位;

若时间序列中存在多个频率不同的周期项,则g(t)可由多个正弦函数组成,若时间序列中不存在周期项,则可令g(t)为0;

最终的IGSO卫星每日重现周期随时间变化的数学模型y(t)可表示成由趋势项和周期项合成的函数,即y(t)=f(t)+g(t)                     (5)。

5.根据权利要求4中所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤3中,周期项g(t)中的角频率ω通过观察IGSO卫星每日重现周期时间序列直接确定,通过观察连续3个完整的正弦波,取平均值确定每个正弦波中包含数据点的天数,记为D,则周期项g(t)中的角频率ω的估计值 计算如下:

6.根据权利要求5中所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤4具体为:所述公式(5)所表示的数学模型的一般形式,即存在趋势项和一个周期项,可以表示为:所述步骤3确定了角频率ω,公式(7)a,b,M, 为四个待估参数,将公式(7)变形为:公式(8)中c、d为两个中间变量,c为 d为 通过该式得到模型参数M和将所述步骤2中获取的IGSO卫星每日重现周期时间序列值y(t0),y(t1),...,y(tn)代入公式(8),左边可写成向量形式,为:T

Y=(y(t1) y(t2) … y(tn))                     (9);

右边的方程系数矩阵为:

则参数a,b,c,d估计如下:

公式(11)中, 为a,b,c,d的最优估计值,初始相位 的最优估计值 为:振幅M的最优估值 为:

7.根据权利要求6所述的一种IGSO导航卫星每日重现周期预报方法,其特征在于,所述步骤5具体为,根据步骤4的参数估计,确定IGSO卫星每日重现周期值随时间变化的数学模型:建模所用的IGSO卫星重现周期时间序列对应的时刻为t0,t1,t2,...,tn,当t>tn时的模型计算值为预测值,即将某一时刻t(t>tn)代入公式(14),此时求得的y(t)为该IGSO卫星在时刻t的重现周期预报值。