考虑卫星位置误差的增广脉冲星方位误差估计算法

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1、考虑卫星位置误差的增广脉冲星方位误差估计算法*收稿日期：2018-XX-XX基金项目：国家自然科学基金资助项目（61503391）作者简介：王宏力（1965－），男，陕西宝鸡人，教授，博士，博士生导师，E-mail：mr.xu1104@foxmail.com王宏力，许强，由四海，何贻洋，冯磊（1.火箭军工程大学制导教研室，陕西西安710025）摘要：为了解决脉冲星方位误差估计中卫星位置误差对估计结果的影响，提出一种考虑卫星位置误差的增广脉冲星方位误差估计算法。为满足可观测性条件和保证尽可能低的矩阵运算维数，算法将卫星的位置误差标量作为增广状态。结合脉冲星方位误差估计基本原理，重新推得增广算

2、法的状态及观测方程，并通过理论分析证明了算法的可观测性。最后仿真结果表明，当卫星位置误差导致传统算法的估计结果偏差较大时，该算法依然能够保证0.01mas的赤经和0.3mas的赤纬估计精度。不同方向的位置误差对方位误差估计精度影响较小。关键词：脉冲星；星表方位误差；卫星位置误差；卡尔曼滤波中图分类号：V324.2+1；P129文献标志码：A　　　文章编号：AugmentedestimationalgorithmfortheX-raypulsarpositionerrorwithsatellitepositionerrorWANGHongli,XUQiang,YOUSihai,HEYiyan

3、g,FENGLei(GuidanceDepartment,RocketForceUniversityofEngineering,Xi’an710025,China)Abstract:InordertosolvetheinfluenceofthesatellitepositionerrorontheX-raypulsarpositionerrorestimationresults,AugmentedestimationalgorithmfortheX-raypulsarpositionerrorwithsatellitepositionerrorisproposed.Inordertosat

4、isfyobservabilityconditionsandensurethelowestpossiblenumberofmatrixoperations,thealgorithmusesthesatellite'spositionerrorscalarastheaugmentedstate.Combinedwiththebasicprincipleofthepulsarpositionerrorestimation,thestateequationandobservationequationaugmentedalgorithmarededucedagain.Thetheoreticala

5、nalysisprovestheobservabilityofthealgorithm.Thesimulationresultsshowthatwhenthepositionerrorofthesatellitecausestheestimationresultofthetraditionalalgorithmtodeviategreatly,thealgorithmcanstillguaranteethe0.01masaccuracyofrightascensionand0.3masaccuracyofdeclination.Thepositionerrorsindifferentdir

6、ectionshavelesseffectontheaccuracyoftheestimationresults.Keywords:pulsar;pulsarpositionerror;satellitepositionerror;Kalmanfilter7近年来，X射线脉冲星导航凭借其独特的工作方式，已经成为了航天领域的研究热点。利用宇宙中周期稳定的X射线脉冲星辐射信号，X射线脉冲星自主导航技术可以同时实现航天器导航的定位、定姿及授时服务[1-6]。而且该技术具有较高的自主性和极强的抗干扰能力，能够保证航天器长时间独立运行，降低维护成本。在X射线脉冲星导航工作过程中，脉冲星星表方位数据的

7、精度能够对结果造成较大的影响。甚至1毫角秒的方位误差都会造成数百米的定位误差[5]。但由于测量设备和方法的限制，目前常用的甚长基线干涉测量(VeryLongBaselineInterferometry,VLBI)技术很难满足脉冲星导航的需要。以中国目前的VLBI观测网为例，其理论测角精度为13.5nrad，约为2.79毫角秒[7]。目前，相关研究人员也针对导航中的脉冲星方位误差问题做了较为深入的研究。李敏等人在文献[8]