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。     

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-Fehlberg 7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.     

卫星自主导航中月亮摄动及其仿真研究

卫星自主导航是卫星控制技术发展的必然趋势，是当今世界航天领域研究的前沿热点之一。该文针对基于组合大视场星敏感器星光折射的卫星天文自主导航方法，应用广义卡尔曼滤波理论，建立了月亮引力摄动下的系统状态模型和系统观测模型。对系统模型进行了状态最优估计周围的线性化和采样周期的离散化，给出了干扰方程。在滤波计算过程中，采用了改进的广义卡尔曼滤波算法，以某地球同步轨道通信卫星为背景，进行了计算机仿真研究。分析和讨论了月亮摄动力对卫星自主导航的影响，给出了其影响的变化规律。研究和仿真结果表明，月亮引力是卫星自主导航的主要摄动因素之一，直接影响卫星轨道倾角的变化，并且卫星轨道越高，影响效果越明显。     

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，足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；最后运用广义号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．     

两种地影模型中卫星轨道光压摄动比较

柱形地影是讨论卫星光压摄动时最简单的地影模型.为了提高光压摄动定轨精度,给出了方便使用的锥形地影模型,且利用J2000.0地心平赤道坐标系中太阳的平均椭圆轨道根数和Heun算法,对柱形和锥形两种地影模型,就几种不同的中低轨道高度卫星的光压摄动轨道进行了仿真和比较.结果表明,两种地影模型下轨道在5个小时的仿真时间段内,其差在10-9km量级范围,且随着时间的推移,由于光压的持续作用,两种地影模型下计算得到的摄动轨道差越来越大.可见,对中低高度轨道卫星来说,在5小时的时间段内光压摄动解的误差精度要求优于10-9km量级范围以内,特别是轨道高度大于4000kin时,需要考虑使用锥形地影模型.     

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。     

卫星轨道估计中广义卡尔曼滤波算法改进

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。文章给出了一种轨道确定方法的广义尔曼滤模型,对广义卡尔曼滤波过程中的状态预报给出了一种修改算法———迭代算法,对这种迭代算法和RKF7(Runge-Kutta-Fehlberg7阶)算法所相应的滤波过程进行了计算机仿真,说明了离散误差对估计轨道的影响,迭代算法可以消减离散误差。通过把两种算法结果进行比较,表明迭代算法简捷、运行较快、且能达到一定的精度。     

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.