(19)中华 人民共和国 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 202111369811.5 (22)申请日 2021.11.18 (71)申请人 中国人民解 放军61540 部队 地址 100020 北京市朝阳区民族园路8号 (72)发明人 肖云　李桢　施闯　张雨露　 潘宗鹏　刘晓刚　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 代理人 刘芳 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 17/16(2006.01) G06F 119/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种重力卫星非保守力建模方法和系统 (57)摘要 本发明涉及一种重力卫星非保守力建模方 法和系统。 该方法包括： 将当前时刻的加速度计 状态向量作为初始值， 结合状态 转移矩阵和状态 方程确定 下一时刻的状态估算值， 并确定所述状 态估算值的方差协方差矩阵； 基于观测方程确定 测量噪声的协方差矩阵； 根据所述噪声的协方差 矩阵、 所述状态估算值的方差协方差矩阵和设计 矩阵确定滤波增益； 利用状态方程， 根据所述状 态估算值、 所述滤波增益和所述测量噪声确定下 一时刻的状态估算向量和所述下一时刻 的状态 估算向量的方差协方差矩阵； 以所述下一时刻的 状态估算向量作为新的初始值， 重复执行上述步 骤， 以确定状态估计向量的最佳估计值， 进而能 够提高确定非保守力数据的精确性和可靠性。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114117764 A 2022.03.01 CN 114117764 A 1.一种重力卫星非保守力建模方法， 其特 征在于， 包括： 将当前时刻的加速度计状态向量作为初始值， 结合状态转移矩阵和状态方程确定下一 时刻的状态估算 值， 并确定所述状态估算 值的方差协方差矩阵； 基于观测方程确定测量噪声的协方差矩阵； 根据所述噪声的协方差矩阵、 所述状态估算值的方差协方差矩阵和设计矩阵确定滤波 增益； 利用状态方程， 根据所述状态估算值、 所述滤波增益和所述测量噪声确定下一时刻的 状态估算向量和所述下一时刻的状态估算向量的方差协方差矩阵； 以所述下一时刻的状态估算向量作为新的初始值， 返回 “将当前时刻的加速度计状态 向量作为初始值， 结合状态转移矩阵和状态方程确定下一时刻的状态估算值， 并确定所述 状态估算值的方差协方差矩阵 ”的步骤， 直至所有时刻的状态全部处理完成后， 输出状态估 计向量的最佳估计值。 2.根据权利要求1所述的重力卫星非保守力建模方法， 其特征在于， 所述状态方程的构 建过程为： 根据航天器的三维模型， 构建辐射 光压模型和大气阻力模型； 根据航天器非保守力模型得到加速度预测值； 所述航天器非保守力模型包括： 辐射光 压模型和大气阻力模型； 通过滑动窗口处理方法拟合所述加速度预测值得到加速度 ‑时间拟合模型； 根据加速 度计的特征以及非保守力物理模型 的误差特征设置加速度值、 加速度计偏差因子参数、 尺 度因子参数、 航天器非保守力模型第一 误差参数和航天器非保守力模型第二 误差参数； 根据加速度值、 加速度计偏差因子参数、 尺度因子参数、 航天器非保守力模型第 一误差 参数和航天器非保守力模型第二误差参数确定当前时刻的状态向量方程， 并利用加速度 ‑ 时间拟合模型对前一时刻的状态向量 求导得到转移 矩阵； 根据所述 转移矩阵和过程噪声构建状态方程。 3.根据权利要求2所述的重力卫星非保守力建模方法， 其特征在于， 所述观测方程的构 建过程为： 对加速度计数据进行 预处理得到观测向量； 根据所述观测向量建立第一观测方程； 根据初始 观测向量对第一观测方程进行线性 化得到所述观测方程。 4.一种重力卫星非保守力建模系统， 其特 征在于， 包括： 第一方差协方差矩阵确定模块， 用于将当前时刻的加速度计状态向量作为初始值， 结 合状态转移矩阵和状态方程确定下一时刻的状态估算值， 并确定所述状态估算值的方差协 方差矩阵； 协方差矩阵确定模块， 用于基于观测方程确定测量噪声的协方差矩阵； 滤波增益确定模块， 用于根据所述噪声的协方差矩阵、 所述状态估算值的方差协方差 矩阵和设计矩阵确定滤波增益； 第二方差协方差矩阵确定模块， 用于利用状态方程， 根据所述状态估算值、 所述滤波增 益和所述测 量噪声确定下一时刻的状态估算向量和所述下一时刻的状态估算向量的方差 协方差矩阵；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117764 A 2最佳估计值确定模块， 用于以所述下一时刻的状态估算向量作为新的初始值， 返回 “将 当前时刻的加速度计状态向量作为初始 值， 结合状态转移矩阵和状态方程确定下一时刻的 状态估算值， 并确定所述状态估算值的方差协方差矩阵 ”的步骤， 直至所有时刻的状态全部 处理完成后， 输出状态估计向量的最佳估计值。 5.根据权利要求4所述的重力卫星非保守力建模系统， 其特征在于， 还包括状态方程构 建模块； 所述状态方程构建模块包括： 模型构建单 元， 用于根据航天器的三维模型， 构建辐射 光压模型和大气阻力模型； 加速度预测单元， 用于根据航天器非保守力模型得到加速度预测值； 所述航天器非保 守力模型包括： 辐射 光压模型和大气阻力模型； 加速度‑时间拟合单元， 用于通过滑动 窗口处理方法拟合所述加速度预测值得到加速 度‑时间拟合模型； 根据加速度计的特征以及非保守力物理模 型的误差特征设置加速度值、 加速度计偏差因子参数、 尺度 因子参数、 航天器非保守力模型第一误差参数和航天器非保 守力模型第二 误差参数； 转移矩阵确定单元， 用于根据加速度值、 加速度计偏差因子参数、 尺度因子参数、 航天 器非保守力模型第一误差参数和 航天器非保守力模型第二误差参数确定当前时刻的状态 向量方程， 并利用加速度 ‑时间拟合模型对前一时刻的状态向量 求导得到转移 矩阵； 状态方程构建单 元， 用于根据所述 转移矩阵和过程噪声构建状态方程。 6.根据权利要求5所述的重力卫星非保守力建模系统， 其特征在于， 还包括观测方程构 建模块； 所述观测方程构建模块包括： 观测向量确定单 元， 用于对加速度计数据进行 预处理得到观测向量； 第一观测方程构建单 元， 用于根据所述观测向量建立第一观测方程； 第二观测方程构建单元， 用于根据初始观测向量对第 一观测方程进行线性化得到所述 观测方程。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117764 A 3