基于星载gps卫星编队可视化仿真系统

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1、第27卷第5期计算机仿真2010年5月文章编号：1006—9348(2010)05—0071—05基于星载GPS卫星编队可视化仿真系统陈明剑，周凤歧(西北工业大学航天学院，陕西西安710072)摘要：针对研究星载GPS编队卫星自主导航算法及模型对编队的影响，为实际编队提高导航定位精度，结合数据库系统编制出了关于星载GPS编队卫星仿真系统。在分析卫星编队相对导航运动规律基础上，利用OPENGL及数据库技术对星载GPS空间圆编队，车轮式编队和水平圆编队进行了三维可视化仿真，给出了设计过程。考虑到编队卫星需要接收

2、GPS信号进行自主导航，利用GPS星座可见性分析方法，实现星载GPS编队卫星的GPS星座选择。三维可视化仿真结合STK进行了验证。仿真系统已作为编队方案设计、编队飞行相对导航仿真算法设计的基础工具，还为将来各种航天器编队飞行应用技术及航天器对接技术提供可靠的试验基础数据和技术依据。关键词：卫星编队；相对导航；空间圆编队；全球定位系统中图分类号：TP391文献标识码：ATheVisualSimulationSystemBasedOnSatellite—BorneGPSSatellitesFormationFl

3、yingCHENMing—jian，ZHOUFeng—qi(CollegeofAstronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShanxi710072，China)ABSTRACT：Aimedatstudyoftheeffectonformationflyingusingthealgorithmandmodelforautonomousnaviga—tionbasedonsatellite—borneGPSsatellites，thispaperd

4、esignedabasicsimulationsystembasedonsatellite—borneGPSsatellitesformationflyinginwhichdatabasesystemwasused．Onabasisofthelawofsatellitesformationrelativenavigation，thispapersimulatedthespacecircleformationsimulation，wheelformationandhorizontalcircleformati

5、onbyusingOPENGLlanguageanddatabasetechnology．Theprocessofdesignwasgiven．ConsideringtheautonomousnavigationofformationsatellitesbasedonreceivingGPSsignal，thevisibilityGPSconstellationwassimulatedusingGPSvisibilityanalysis．Thetrajectoryofformationsatellitesh

6、avebeenvalidatedbySTK．ThesoftwareWasusedasabasictoolfordesigningformationflyinganddesigningrelativenavigationalgorithmofformationflying．Themethodwillprovidethebasisdataandtechnologyforallkindsofspacecraftformationflyingandforspacevehiclerendezvousanddockin

7、g．KEYWORDS：SatellitesFormation；RelativeNavigation；SatellitesSpaceCircleFormation；GPS1引言对于低轨卫星编队飞行相对导航而言，星载GPS既是技分布式编队卫星的多角度协同测量，不仅大大提高了测术基础，又是传感器，可以方便地进行编队卫星间可靠的相量精度，而且也降低了卫星的造价和复杂度。这项技术使得对导航及控制，但这受到卫星编队空间构型以及GPS导航星卫星群间结构更加灵活，可以根据空间任务的不同改变成更座分布的限制”⋯。目前进行的研

8、究是将相对导航算法及控适合任务的编队构形，所冒的风险较小，冗余度较高。然而制算法嵌入星载GPS接收机盒的一个芯片或一块板上，从而摄动的长期效应影响着卫星编队飞行构形，使编队卫星相互进行相对导航与控制。但由于卫星编队星座分布不同，应用问轨迹发生变化，这就要求编队飞行的卫星之间通过通讯、算法各不相同，在编队设计时，需对空间卫星的分布，运行轨传感、定位等手段解决编队卫星相对导航问题，从而进行自迹，星下点轨迹、相对导航算