郭朋真，李 博，康冬鹏，于思源，王 淇，南 方，谭立英，马 晶

（1.哈尔滨工业大学航天学院，哈尔滨 150001；2.哈工大卫星激光通信股份有限公司，哈尔滨 150028；3.中国空间技术研究院宇航物资保障事业部，北京 100094）

引 言

卫星激光通信具有容量大、保密性高和较强抗电磁干扰等优点，受到了国际上广泛的关注[1-3]。自20世纪以来，美国、欧洲、日本以及中国等相继成功地开展了星地、星间激光通信在轨试验，为卫星激光通信工程化应用奠定了基础。现阶段，载人登月和火星探测等深空探测计划对高数据速率传输需求十分迫切[4-13]，因此，激光通信技术是未来信息传输的发展方向。

2013年，美国“月球激光通信演示验证”（Lunar Laser Communications Demonstration，LLCD）在轨试验验证了长距离激光通信的可行性，在深空探测方面具有广泛地应用前景[9]。卫星激光通信瞄准、捕获和跟踪（Pointing，Acquisition and Tracking，PAT）是建立激光通信链路和稳定通信的关键技术[14]。轨道预瞄准是激光通信PAT的第一步，提高轨道预瞄准精度可有效缩短扫描捕获时间，实现链路再建立，进一步提高链路的跟踪稳定度[15]。在星载资源有限的情况下，若一味地追求轨道预瞄准精度，会极大挤压扫描捕获、稳定跟踪程序资源，对激光通信链路的建立会带来不利影响。因此，选择适当的轨道预测模型算法就显得尤为重要。

卫星在空间运动过程是摄动运动过程，受到了包括地球引力、地球非球形引力、其他天体引力以及太阳光压、大气阻力等因素的影响。在地球引力场模型中，仅考虑带谐项J2引力位函数对卫星轨道影响的预测算法为J2轨道预测模型，具有卫星运行时考虑的摄动因素少，算法简单并易于应用的优点。……