1.一种低轨卫星广播星历拟合快速收敛方法,其特征在于,所述方法包括:步骤1:获取低轨卫星广播星历的待估星历参数向量;根据最小二乘原理对待估星历参数向量估计当前轮次迭代的星历参数向量的变化量;步骤2:从所述变化量中获取该轮次的半长轴参数变化量,判断所述半长轴参数变化量是否小于给定阈值,若半长轴参数变化量小于给定阈值,则认为半长轴参数已经收敛;计算半长轴参数的最终估值,在后续迭代中视为已知值,进行下一轮迭代,计算剩余星历参数向量的变化量,根据所述剩余星历参数向量的变化量估计剩余星历参数向量;若半长轴参数变化量不小于给定阈值,则重复步骤1至步骤2;步骤3:判断下一轮迭代估计的剩余星历参数是否收敛,即计算验后残差的标准差,判断其是否小于收敛阈值,若小于收敛阈值,则认为剩余星历参数已经收敛,计算参数的最终估值,退出迭代;若验后残差的标准差不小于收敛阈值,则重复步骤3;若达到事先设定的最大迭代次数后,仍不满足收敛条件,则认为待估星历参数向量不收敛,无法求出星历参数,退出迭代。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,获取低轨卫星广播星历的待估星历参数向量,包括:若低轨卫星广播星历为低轨广播星历22参模型,对于给定的星历参考时刻参数 ,需要估计21个星历参数,设待估星历参数向量为:其中, 为待估星历参数向量, 为参考时刻的半长轴平方根, 为参考时刻的轨道倾角, 为参考时刻的平近点角, 为周历元零时刻的升交点经度, 为偏心率, 为近地点辐角, 为半长轴的变化率, 为轨道倾角变化率, 为升交点经度的变化率, 分别为参考时刻卫星平均角速度与计算值之差及其变化率, 为轨道半径的1/2周期余弦、正弦调和改正项的振幅, 为轨道倾角的1/2周期余弦、正弦调和改正项的振幅, 为轨道辐角的1/2周期余弦、正弦调和改正项的振幅, 为轨道半径的1/3周期余弦、正弦调和改正项的振幅, 为轨道倾角的1/3周期余弦、正弦调和改正项的振幅。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于, 根据最小二乘原理对待估星历参数向量估计当前轮次迭代的星历参数向量的变化量,包括:设低轨卫星广播星历22参模型的卫星位置计算算法为:其中, 为卫星三维坐标向量, 为卫星位置计算函数, 为星历参考时刻参数;对卫星三维坐标向量的方程进行线性化,对于第 轮迭代,有:其中, 为第 轮迭代估计的参数向量, 为第 轮迭代估计的参数向量的变化量,使得 , 为卫星位置计算函数对参数向量的偏导数;根据最小二乘原理,第 轮迭代估计的星历参数向量的变化量为式中:其中, 为最小二乘法方程的设计矩阵, 为法方程的观测向量。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法,其特征在于,计算半长轴参数的最终估值,包括:计算半长轴参数的最终估值为其中, 表示半长轴参数的变化量, 第 轮迭代估计的半长轴参数。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,计算剩余星历参数向量的变化量,包括:计算剩余星历参数向量的变化量为其中:其中, 和 分别为估计剩余参数时最小二乘法方程的设计矩阵和观测向量, 为半长轴参数的最终估值, 为星历参考时刻参数, 为第 轮迭代估计的剩余待估参数向量。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,计算验后残差的标准差,包括:计算验后残差的标准差为其中,下标 表示第 个样本点, 为第 个样本点的三维坐标验后残差, 表示求向量的模长, 为三维坐标验后残差的标准差, 为验后残差标准差的收敛阈值, 为剩余星历参数向量的变化量, 和 分别为估计剩余参数时最小二乘法方程的设计矩阵和观测向量,n表示在计算验后残差标准差 时,参与计算的样本点的总个数。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,确定收敛阈值的过程包括:计算验后残差的理论方差;根据验后残差的理论方差和阈值调整系数确定收敛阈值为其中, 表示阈值调整系数,为区间[0.75,1.25]内的某一经验值, 表示验后残差的理论方差。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述计算验后残差的理论方差为其中, 为样本点点位误差的方差; 为当前星历拟合算法的拟合误差的方差。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,若小于收敛阈值,则认为剩余星历参数已经收敛,计算参数的最终估值,退出迭代,包括:若验后残差的标准差小于收敛阈值,则认为剩余参数已收敛,通过 计算剩余参数的最终估值,至此,所有参数都已求出估值,退出迭代;其中, 为第 轮迭代估计的剩余的待估参数向量, 为剩余星历参数向量的变化量。