快速仅测角相对导航初始相对轨道确定方法

针对线性化的测量模型和相对运动模型会导致仅测角相对导航星间距离不可观测的问题,提出一种快速仅测角相对导航初始相对轨道确定(initial relative orbit determination,IROD)方法。首先,采用相对轨道根数(relative orbit elements,ROE)建立非线性相对运动模型,该模型可以将星间距离和相对轨道形状进行解耦。然后,在线性理论获得的共线性解附近系统地改变星间距离大小,并执行一系列最小二乘拟合,随后采用二分法或牛顿迭代法快速在全局范围内找到最小拟合残差的最优解。最后,通过搭建的半物理仿真平台对该方法在4种轨道场景中的性能进行仿真测试,验证了所提方法的有效性。

非合作目标交会接近的自主检测和跟踪方法研究

提出一种针对空间非合作目标交会接近的自主检测和跟踪方法。在摄像机捕获原始图像后,利用推导的主动星高精度姿态来确定摄像机的精确指向,并结合恒星星库进行初步恒星对象剔除操作,随后基于不同对象在图像中的运动轨迹差异进行目标的精确识别。在目标仅视线角可观测的条件下,基于相对轨道根数建立相对运动方程,并利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)构建仅测角相对导航滤波器以推导出主动星和目标之间的相对运动状态。最后通过搭建的半物理仿真平台,对该方法在3种轨道场景中的性能进行了仿真测试,结果显示,当卫星姿态确定的指向精度在优于3″的条件下,该方法的目标检测正确率在96%以上,提出的仅测角相对导航滤波器的相对定轨精度在所测距离范围的1%以内。