组合大视场星敏感器星光折射卫星自主导航方法及仿真

通过分析影响星光折射法卫星自主导航精度的因素,给出一种高精度自主导航的新方法。即利用组合大视场星敏感器,同时观测整个地球边缘的三颗恒星,通过卫星、地球、恒星方向之间的位置关系及给出的星光大气折射模型,精确确定地心方位,实现高精度自主导航。结合推广的卡尔曼滤波算法,建立了该方法的仿真模型,以某地球同步卫星为背景,利用模拟数据进行了系统仿真。仿真结果表明,该新方法具有较高的导航精度。

组合大视场星敏感器自主定轨方法

在卫星自主轨道确定中,敏感仪器和其使用方法是很关键的问题。如何利用低成本的设备实现高精度自主定轨,是一个值得研究的重要课题。该文提出了一种组合大视场星敏感器自主定轨方法,在该方法中,整个地球在敏感仪器视场范围内,且每个星敏感器能至少观测到星光穿过地球边缘周围附近的一颗恒星。这样既可利用星敏感器的高精度,又可得到观测整个地球边缘附近恒星所需要的大视场;叙述了利用组合大视场星敏感器确定地心的方法;最后运用广义卡尔曼滤波算法进行了仿真。考虑到星表、敏感仪器和仪器标定精度,星光大气折射改正以及地球非球形几何改正,其定轨精度估计可达100m-150m。

组合大视场星敏感器卫星自主定轨中太阳摄动

目前,国际上卫星自主轨道确定已受到了极大的关注,卫星定轨向高精度、高自主性方向发展。自主定轨方法多种多样,获取定轨信息的方法与自主定轨测量设备紧密联系在一起。就组合大视场星敏感器卫星自主定轨方法,建立了太阳引力摄动下的广义卡尔曼滤波模型,且进行了计算机仿真;通过对不同初始轨道高度情况的计算机仿真,给出了太阳引力对卫星轨道的影响;通过对东方红三号(DFH-3)卫星进行仿真和结果对比,说明了该自主定轨方法、所建滤波模型和算法的有效性。

组合大视场星敏感器自主定轨中的星光折射

就组合大视场星敏感器卫星自主定轨方法中的恒星观测，在球形大气假设下，直接由大气折射率、光在大气中的折射路径和斯涅耳定律出发，建立星光大气折射模型。在60km高度以上星光穿过时不产生大气折射的假设下，得到星光在60km高度的大气层上的仰角θ60、星光折射角γ和星光切线高度h的关系，且当星光穿过20～60km的高度大气范围时，06。的范围约在0°～7°之间。最后应用该大气折射模型进行了轨道确定仿真，说明折射模型的有效性。

卫星自主定轨中轨道摄动仿真

本文针对组合大视场星敏感器卫星自主定轨方法,建立了地球非球形摄动下的广义卡尔曼滤波仿真模型,滤波过程采用了新的改进算法。通过计算机仿真,说明该自主定轨方法具有很高的位置、速度均方误差估计精度且算法是收敛的。计算给出了一日内的卫星轨道,反映了在地球非球形摄动下轨道的变化情况,且对轨道面的进动进行了计算。

自主轨道确定中日月摄动对卫星轨道倾角的影响

利用天文方法和天文技术实现卫星自主轨道确定越来越倍受关注,而日月引力对高轨道卫星而言是一种很重要的一种摄动力,且随着卫星高度的增加对卫星的影响越加明显。该文针对组合大视场星敏感器卫星自主定轨天文方法,建立了日月引力摄动下的卫星自主轨道确定的广义卡尔曼滤波仿真模型,包括状态模型和观测模型,对东方红三号(DFH-3)地球同步轨道通讯卫星,在取初始轨道升交角分别为0°、90°和270°三种情况进行了仿真,得到了在日月摄动下卫星轨道倾角的变化规律,且把计算结果与已有的东方红三号卫星数据进行了比较。

卫星自主导航中卡尔曼滤波算法改进与计算机仿真

该文以基于组合大视场星敏感器的卫星自主导航方法为例,建立了在地球非球形下的状态方程,建立了组合大视场星敏感器的观测方程及卫星轨道摄动等数学模型,在状态最优估计周围对模型进行了线性化,滤波过程中将传统的广义卡尔曼滤波的一步预测算法修改为一步初步预测和一步初步预测的校正的滤波算法,在每步的推进计算中对均方矩阵的元素进行了平均值处理,避免舍入误差的积累造成其失去对称性、甚至负定性的可能;通过计算机仿真及结果分析,说明了改进的广义卡尔曼滤波算法对减小采样周期所带来的轨道误差有很好的效果,并使卫星位置和速度的均方差估计趋于稳定,在一定程度上能很好地克服离散误差对轨道估计精度的影响。

卫星自主定轨方法中月亮摄动仿真

目前,国际上卫星自主轨道确定已受到了极大的关注,卫星定轨向高精度、高自主性方向发展.自主定轨方法多种多样,获取定轨信息的方法与自主定轨测量设备紧密联系在一起.就组合大视场星敏感器卫星自主定轨方法,建立了月亮引力摄动下的广义卡尔曼滤波模型,且进行了计算机仿真;通过对不同初始轨道高度情况的计算机仿真,给出了月亮引力对卫星轨道的影响.

广义卡尔曼滤波中状态预报值算法

广义卡尔曼滤波是针对状态方程和观测方程均为非线性方程的最小方差迭代方法,随着广义卡尔曼滤波越来越广泛的应用,其算法研究越来越深入。对广义卡尔曼滤波过程中的预报值的算法进行改进,即给出了在常微分方程欧拉算法的基础上增加了迭代过程的迭代方法。该方法简捷、运行较快且能达到一定的精度,还可以节省计算机空间。针对组合大视场星敏感器自主定轨方法进行了计算机仿真,且与RKF7(Runge-Kutta-Fehlberg7阶)方法进行了仿真结果比较。比较结果说明了该方法的有效性。