Fast and precise propagation of satellite orbits is required for mission design, orbit determination and payload data analysis. We present a method to improve the computational performance of numerical propagators and simultaneously maintain the accuracy level required by any particular application. This is achieved by determining the positional accuracy needed and the corresponding acceptable error in acceleration on the basis of the mission requirements, removing those perturbation forces whose effect is negligible compared to the accuracy requirement, implementing an efficient and precise algorithm for the harmonic synthesis of the geopotential gradient (i.e., the gravitational acceleration) and adjusting the tolerance of the numerical propagator to achieve the prescribed accuracy level with minimum cost. In particular, to achieve the optimum balance between accuracy and computational performance, the number of geopotential spherical harmonics to retain is adjusted during the integration on the basis of the accuracy requirement. The contribution of high-order harmonics decays rapidly with altitude, so the minimum expansion degree meeting the target accuracy decreases with height. The optimum degree for each altitude is determined by making the truncation error of the harmonic synthesis equal to the admissible acceleration error. This paper presents a detailed description of the technique and test cases highlighting its accuracy and efficiency.


翻译:飞行任务设计、轨道确定和有效载荷数据分析需要卫星轨道的快速和精确传播,这是改进数字传播器的计算性能并同时保持任何特定应用所要求的准确度的方法,通过根据飞行任务要求确定所需的位置准确度和相应的可接受加速度误差来实现,消除与精确性要求相比影响微不足道的干扰力,对地缘潜能梯度(即引力加速)的口音合成实施高效和精确的算法,调整数字传播器的容度,以达到规定的精确度,费用最低,特别是为了在精确度和计算性能之间取得最佳平衡,在整合期间根据准确性要求调整要保留的地球潜能球形调调数,高空高调速衰减速,从而达到目标精确度下降的最低扩展度。每种高度的最佳程度是通过对可接受加速性误差进行曲误差来确定的。本文件详细说明了技术和测试案例的准确性,并着重指出了与可接受加速性误差相等的精确度。

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