一種基于多天體目標(biāo)信息的GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法研究.pdf

1、實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星自主導(dǎo)航具有重要的價(jià)值和意義。地球靜止軌道（GEO）衛(wèi)星作為一類特殊的衛(wèi)星，在軍用和民用等各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮的作用日益突出，同時(shí)地球靜止軌道作為一種有限的資源，其合理有效的使用也是人類共同面臨的難題。如何保障GEO衛(wèi)星長(zhǎng)期、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行，是一個(gè)十分迫切的課題，而實(shí)現(xiàn)其自主導(dǎo)航將是一個(gè)重要的基礎(chǔ)。
　　本文致力于GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航的研究，針對(duì)目前關(guān)于GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法中存在的精度低、成本高、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、可行性一般的問題，提出

2、了一種基于恒星信息和地球紫外信息實(shí)現(xiàn)GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航的方法。通過理論分析和仿真驗(yàn)證表明，本文提出的方法精度高、實(shí)現(xiàn)易，是一種切實(shí)可行有效的GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航方法。本文主要完成的內(nèi)容如下：
　?。?）分析了目前衛(wèi)星自主導(dǎo)航的研究現(xiàn)狀及各種方法的利弊，確定了以星敏感器和紫外地球敏感器進(jìn)行自主導(dǎo)航的方案，利用星敏感器敏感恒星信息和紫外地球敏感器敏感地球信息從而獲得多天體目標(biāo)信息，通過設(shè)計(jì)先進(jìn)的導(dǎo)航濾波算法獲得所需的導(dǎo)航參數(shù)信息，最后分

3、析了該方法的可行性。
　?。?）在基本二體模型的基礎(chǔ)上，詳細(xì)考慮了靜止軌道攝動(dòng)因素，包括地球非球形引力攝動(dòng)（主攝動(dòng)項(xiàng)考慮到J4項(xiàng)）、日月三體引力攝動(dòng)以及太陽(yáng)光壓攝動(dòng)（引入太陽(yáng)光照條件）等，建立了高精度軌道動(dòng)力學(xué)模型，這是保證導(dǎo)航精度的首要條件。然后建立了基于星光仰角和星光角距組合的觀測(cè)模型，從而得到了GEO衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　?。?）設(shè)計(jì)了基于EKF/UKF的導(dǎo)航濾波算法，這兩種導(dǎo)航濾波算法在處理非線性高斯模型時(shí)

4、使用比較普遍也相對(duì)成熟。鑒于實(shí)際的導(dǎo)航任務(wù)面臨的環(huán)境更加復(fù)雜，我們很可能處理更多的是非線性非高斯模型，此時(shí)粒子濾波的優(yōu)勢(shì)就突顯出來了。本文在研究粒子濾波理論的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)粒子濾波的自主導(dǎo)航算法——UPF算法以及MCMCUPF算法。最后通過STK+MATLAB對(duì)這些算法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和性能分析，并通過比較指出了進(jìn)一步的研究方向。在實(shí)際應(yīng)用中導(dǎo)航濾波算法的選取應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用環(huán)境和條件，在濾波精度、實(shí)現(xiàn)難易程度、穩(wěn)定性能以及計(jì)算量