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《基于構(gòu)型信息的小衛(wèi)星編隊自主導(dǎo)航技術(shù)研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、密級：非涉密（公幵）中國料學院大學?UniversityofChineseAcademyofSciences碩士學位論文基子構(gòu)型信息的小衛(wèi)星編隊自主導(dǎo)航技術(shù)研究作者姓名??張曉磊指導(dǎo)教師:鄭建舉研究員髙東副研究員中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心學位類別:學科專業(yè):飛行器設(shè)計—研宄所??中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心2015年5月聲明本人聲明所呈交的論文是我個人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研宄工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含任何其他人己發(fā)表或撰寫過的材料，也不包含
2、為獲得其它教育機構(gòu)的別種學位或證書而大量使用過的材料。與我一同工作的人對本研宄所做的任何貢獻己在論文中作了明確的說明并表示謝意。論文使用授權(quán)說明本人完全了解培養(yǎng)單位有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，即：培養(yǎng)單位有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；培養(yǎng)單位可以公布論文的全部或部分內(nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。見證人曰期：^0)^.0%密級:碩士學位論文基于構(gòu)型信息的小衛(wèi)星編隊自主導(dǎo)航技術(shù)研究作者姓名：張曉磊指導(dǎo)教師:鄭建華研究員高東副研究員中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心學位類
3、別:碩士學位學科專業(yè):飛行器設(shè)計研究所:中國科學院空間科學與應(yīng)用研究中心2015年5月Small-satelliteFormationAutonomousNavigationTechnologyBasedontheConfigurationInformationByZhangXiaoleiAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofM
4、asterofspacecraftdesignCentreforSpaceScienceandAppliedResearch,ChineseAcademyofSciencesMay,2015摘要摘要小衛(wèi)星編隊具有許多綜合性大衛(wèi)星所不具備的優(yōu)點，是近年來的研究熱點。編隊衛(wèi)星的自主導(dǎo)航是編隊飛行的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此，本文針對小衛(wèi)星編隊的自主導(dǎo)航問題進行了研究。本文提出的自主導(dǎo)航方案都是以編隊構(gòu)型信息為基礎(chǔ)的。編隊構(gòu)型信息是指：編隊衛(wèi)星的星間距離信息、星間相對角度信息?？梢灾苯硬捎眠@些信息對編衛(wèi)星相對軌道進
5、行確定，也可以對編隊衛(wèi)星的絕對軌道進行修正。首先，本文提出了基于一種類似導(dǎo)航星座的相對軌道確定方案。主星對其中的兩顆從星基于測距和測角的方式確定出從星的相對位置，然后主星和這兩顆從星組成基準星座，再對其它從星進行星間測距，來確定其余從星的相對軌道。在此基礎(chǔ)上還研究了被確定從星到基準星所在平面的距離對相對軌道確定精度的影響，并進行了數(shù)值仿真。其次，本文研究了衛(wèi)星存在姿態(tài)誤差情況下基于星間測距、測角方案的相對軌道確定問題。采用星敏感器對衛(wèi)星進行姿態(tài)測量，建立了衛(wèi)星存在姿態(tài)誤差時的測量模型，將姿態(tài)誤差和相對
6、軌道狀態(tài)共同作為狀態(tài)量，采用卡爾曼濾波算法進行估計。驗證了衛(wèi)星編隊基于星間測距、測角方案的相對軌道估計精度不僅和測量系統(tǒng)的測量精度有關(guān)，還與衛(wèi)星的姿態(tài)誤差有關(guān)。然后，本文研究了采用星間測距對衛(wèi)星編隊相對軌道進行修正的方案。由于小衛(wèi)星編隊是基于微小衛(wèi)星空間互聯(lián)技術(shù)，要實現(xiàn)小型化、低成本，這使得星載GPS接收機在性能上有所下降，定位精度較低。針對這種情況，本文提出一種利用單純星間測距信息對衛(wèi)星編隊相對軌道進行修正的方法。引入星間測距信息，分別采用擴展卡爾曼濾波算法和無跡卡爾曼濾波算法進行了仿真驗證，證實了
7、該方案的有效性。同時還研究了測量方程中不含有初始相對速度時對相對軌道的修正情況。最后，本文提出了采用星間測距、測角信息對編隊衛(wèi)星絕對軌道修正的方案。由于編隊衛(wèi)星相對軌道的確定，不僅可以采用直接測量的確定方案，也可以以衛(wèi)星的絕對軌道信息為基礎(chǔ)，通過作差處理來獲得編隊衛(wèi)星的相對軌道狀態(tài)。因此，衛(wèi)星的絕對軌道精度將直接影響相對軌道的確定精度。所以，本文提出了在衛(wèi)星I絕對軌道精度較差的情況下，采用星間測距、測角信息來對絕對軌道進行修正的方案。分別研究了采用一次測距信息修正，兩次測距信息修正，一次測距、測角信息
8、組合修正，兩次測距、測角信息組合修正這四種情況。通過仿真驗證，證實了通過星間測距信息可以達到對衛(wèi)星的絕對軌道修正的目的，多次修正可以提高修正精度，并且加入測角信息后，測距和測角信息的組合使用，可以達到更好的修正效果。關(guān)鍵詞：小衛(wèi)星編隊；自主導(dǎo)航；卡爾曼濾波器；構(gòu)型信息AbstractSmall-satelliteformation,whichhasmoreadvantagesthansinglelargesatellites,hasbeenbecomin
