基于星间测距的导航卫星自主定轨新算法

• 作者: 吴杉 周善石 宋小勇 常志巧 毛悦 胡小工 陈艳玲 黄勇 黄珹
• 来源期刊: 中国科学（物理学 力学 天文学）
• 关键词: 自主定轨 星间测距 集中式运动学统计算法 升交点赤经 URE
• 年，卷（期）: 2015,（7）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 69-76
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SSPMA2015-00123

摘要

受限于星载计算机处理能力,目前导航卫星自主定轨多采用序贯、分布式的定轨算法.但该类算法在节省计算资源的同时存在滤波发散与精度指标快速下降的问题,尤其在链路数量较少的情况下更为突出.本文提出一种快速、稳定的集中式自主定轨新算法.该算法借助空时分多址(STDMA)体制强大的高频星间测距功能,不依赖于动力学建模,在短弧内将卫星的真实轨道与长期预报轨道的差异用高阶次多项式描述,无需轨道积分和状态转移矩阵计算,算法极为简洁,大大节省了计算资源.同时,此算法还通过约束卫星升交点赤经实现了无锚固站支持条件下的自主定轨,减少了对地面支持系统的依赖程度.最后,仿真北斗全球导航系统星间链路测量,论证了星间链路数量、星间测量噪声对导航星座自主运行性能的影响,并对其计算量进行了理论分析.仿真结果证明,本文算法无误差积累,稳定性较高,在链路数少至3条时自主定轨也能够平稳运行;在链路数量≥5时,不考虑地球自转参数(EOP)长期预报误差,自主运行60 d,轨道的用户距离精度(URE)平均为0.9 m,而总计算量仅为扩展Kalman滤波(EKF)分布式算法的七分之一.