基于自适应UKF的卫星星座自主导航方法

针对卫星星座自主导航系统中存在的模型不确定性及难以准确获取的时变系统噪声统计特性影响导航精度的问题,提出了一种系统噪声在线自适应调整的UKF算法。基于所提出的自适应UKF算法设计了一种基于星间相对测量的卫星星座自主导航方法,该方法结合奇异值分解和比例修正的采样策略,解决了应用UKF时易出现状态误差方差阵丧失正定性而导致的Cholesky分解无法进行的问题。通过在低轨区域星座和中轨全球星座上的仿真实验,验证了该算法在提高滤波精度以及改善状态估计置信度方面的有效性,所提算法的定轨精度优于EKF算法、自适应EKF算法以及基于对称采样策略的UKF算法。采用CRLB分析法对导航算法的估计性能进行了分析验证。

基于星敏感器的星座自主导航融合技术研究

为解决单纯基于星间观测的星座自主导航系统的基准秩亏问题,利用星敏感器间接敏感地平的导航方法提出了一种基于星敏感器的星座自主导航信息融合技术。该技术可以有效地将星光折射和星间观测两种方法结合起来,利用星光折射提供星座中成员卫星的绝对位置信息,给出星座的空间基准,再利用星间相对观测,约束星座的几何结构,提高星座的整体的导航精度。

星座自主导航柔性仿真系统体系结构研究

针对星座自主导航系统的应用背景提出了一种仿真支撑子系统+仿真模型的柔性仿真体系结构,为新一代卫星导航系统各种新技术研究、不同方案论证和关键技术测试验证提供了开放式的灵活可配置的柔性仿真技术支撑环境。

星座自主导航可视化仿真与分析系统的研制

近年来,星座自主导航技术在卫星自主导航领域越来越引起人们的关注。为更好地研究星座自主导航方法,本文从数据分析、视景仿真和导航解算三个方面论述了星座自主导航视景仿真系统的实现过程。该仿真系统采用ADO技术、OpenGL技术和MATCOM软件来分别实现数据分析模块、视景仿真模块和星座自主导航解算。实验结果表明,软件最终达到了集数据分析、视景仿真和导航解算于一体的仿真效果。

导航星座不完整对星间自主定轨几何精度因子的影响

星间自主定轨是星座自主导航的关键技术.在系统建设初期未完成全星座组网、卫星出现故障或受损等情况下,部分卫星缺失将导致导航星座不完整,其对星间自主定轨性能的影响值得研究.本文在提出逐卫星加权最小二乘自主定轨估计方法的基础上,引入几何精度因子作为衡量星座不完整影响卫星自主定轨性能的指标,最后以Galileo星座为例进行了仿真与分析.结果表明,Galileo星座中卫星进行自主定轨时其可视卫星的冗余度较高,少数卫星缺失不会对星间自主定轨的几何精度因子产生明显影响.只有当星座缺失卫星数达2/3时,会使得部分卫星的几何精度因子超差,卫星自主定轨性能明显下降.

低轨互联网星座发展研究

近年来,随着互联网用户激增,SpaceX、OneWeb等创新型企业纷纷计划打造低轨互联网星座,引发全球低轨卫星互联网星座的发展热潮。因此,研究国内外低轨互联网星座的发展情况及当前面临的技术难题有着很重要的意义。基于此,介绍了国外具有代表性的3个低轨互联网星座计划(Starlink、OneWeb、Lightspeed)及国内星座的最新发展情况;根据低轨互联网星座的特点,着重分析了低轨互联网星座面临的五大技术挑战:星座相对运动演化预报、星座自主导航与定轨、星座构型重构的路径规划、星座自组织协同构型控制、星座通信与网络服务;根据当前低轨互联网星座的发展趋势,对中国在低轨互联网星座的发展给出了建议。

Long-term semi-autonomous orbit determination supported by a few ground stations for navigation constellation

In view of the present technology of autonomous orbit determination for navigation satellite constellation(NSC) and the geographical conditions of China,we propose a long-term semi-autonomous orbit determination scheme supported by a few ground stations for NSC in this paper.Since the effect of rotation and translation of the entire constellation relative to the inertial reference frame can bring large errors to the autonomous orbit determination using only cross-link range measurement,a few ground stations(such as 1-3) are supposed to construct the connection between the NSC and the ground.Supported by such a few ground stations,the NSC can realize long-term orbit determination called semi-autonomous orbit determination.The simulation results based on the IGS ephemeris indicate that,for a certain degree of measurement errors,the NSC can maintain its semi-autonomous orbit determination in a period of 240 days within 5 meters of URE.