星载扩展GPS在编队星座状态确定中的应用

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1、国防科学技术大学硕士学位论文星载扩展GPS在编队星座状态确定中的应用姓名：杏建军申请学位级别：硕士专业：航空宇航科学与技术指导教师：郗晓宁2002.10.1一————墅堑垡垒尘垒墼塑型篓兰垒垒垒————一摘要GPS是一个全方位的导航系统，但它不能为深空编队飞行的星座提供导航服务。本文研究利用星载扩展GPS进行编队卫星相对状态确定的有关问题。在文中，利用JPL提出的自主编队飞行技术AFF，在每个编队卫星上安装一个发射天线和三个接收天线，每一个发射天线可以发射类似于GPS的高精度伪距和载波信号，与其它卫星上的多个接收天线构成星载扩展GPS系统。利用这种星载扩展系统，讨论编队

2、星座自主定位的有关问题。首先分析空间目标对GPS的可见性问题：其次建立了AFF系统的基本测量原理和数学模型；最后针对三星和双星这两种特殊的编队进行了研究，给出了仿真结果。由于双星编队星座观测的几何结构弱，所以解算参数的协方差不稳定。为了解决这一问题，对测量方程进行球坐标变换。经过这种变换后，解算参数的协方差是稳定的，可进行仿真协方差分析。文中提出的坐标变换的方法为解病态方程提供了一条新思路。在利用载波观测数据定位时，讨论了整周模糊初始化问题。由于编队卫星相对距离近，相对构型容易改变，因此采用卫星相对机动的方式进行整周模糊度的快速初始化。仿真结果表明，基于卫星机动，整周模

3、糊度可很快初始化。利用初始化的整周模糊度，相对状态的解算精度会大大提高。关键词：编队星座星载扩展GPS自主编队飞行相对状态深空计划3空间计划3球坐标变换：星坠竺兰坠篁窒墼垡型些耋皇兰墨—————一ABSTRACTTheGlobalPositioningSystem(GPS)willplaytheimportantroleinrelativepositionandanitudedeterminationforsatellitesformationflyingHowever,indeepspace，GPSmaynotbesu衔cienttoreliablvdetermine

4、therelativepositionandaRitudeofformationflyingInthisDaper’determinationoftherelativestatesofformationsatellitesusingonboardaugmentGPSwasinvestigatedAutonomousFormationFlyertechnologydevelopedbyJPLisusedThreereceivingantennasandonetransmittingantennaareinstalledoneachsatelliteEachofsatell

5、itescantransmitanalogGPSsignalbutmoreaccuracy．ThemultiplereceivingantennasontheeverysatellitearecapableofacquiringprecisepesudorangeandcartierphasesignalstransmittedbyothersatelliteandcomposeofakindofonboardaugmentGPSsystemBasedonthat，weprimarilydiscussedthespecialproblemsinautonomyposit

6、ioningofsatellite’sformationflyingFirstly,thevisibilityonspacetargetobservingGPSwasanalyzed．SecondlythebasicprincipleandthemeasurementmodelofAFFweredeveloped．Lastly,determinationoftherelativestatesoftwospecialformationswithAFFconfigurewasresearchedandsimulationresultsareanalyzedBecausege

7、ometryofformationoftwosatellitesisverywealthesolutioncovarianceisverybigandunstable．Inordertoresolvethisproblem,themeasurementmodelwastransformedfromCartesiancoordinatesystemtoSpherecoordinatesystem．ItshouldbefoundthatinSpherecoordinatesystemthesolutioncovarianceisstablea