编队飞行卫星高精度自主相对定轨算法研究

1144766066 · 发表于 2022-5-2 08:17:48

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编队飞行卫星高精度的相对状态确定既是编队卫星有效载荷工作的必要条件，也是实现编队构型控制的信息基础，在编队飞行技术研究中占有重要的地位。本文对编队飞行卫星的高精度自主相对定轨题目进行了研究。比较、分析不同形式航天器相对运动方程来描述编队飞行对于定轨精度的影响。C-W方程，基于三点假设：理想球体、圆参考轨道、星间距离足够小，模型误差较大，进一步提高定轨精度较困难。几何法方程，考虑了J2项摄动，且是解析形式，可以方便的应用到编队飞行卫星的高精度相对定轨中去。且在近圆参考轨道的情况下可以对其进行简化，从而减少计算量。针对相对定轨的估计题目，可以考虑采用不同的滤波算法。主要有EKF、UKF以及粒子滤波等方法。为避免测量野值导致卫星相对轨道估计精度的下降，研究了EKF容错滤波方法。这些滤波算法的研究为卫星编队飞行自主相对定轨提供了方便的工具。选择“无线电+激光”的组合测量方法，利用星间距离信息和方位信息作为观测量。建立系统模型，并进行仿真，得到编队卫星相对轨道的状态估计。此外，还对增加太阳敏感器测量信息的方案以及基于伪卫星技术测量的方案进行了研究。针对编队应用中多颗环绕星相对中心星的自主定轨题目进行了研究，为减轻多星编队星间通信量和星上计算量的负担，设计了分布式滤波器进行相对轨道状态的估计。

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