基于人工拉格朗日点太阳帆的导航卫星自主定轨技术

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1、第46卷第6期2014年12月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics学＆A报stronauticsV01．46No．6Dec．2014基于人工拉格朗日点太阳帆的导航卫星自主定轨技术邬静云高有涛(南京航空航天大学航天学院，南京，2l0016)摘要：为提高导航星座的自主导航能力，提出一种基于人工拉格朗日点太阳帆的导航卫星自主定轨方法。在导航卫星星间测距的基础上，利用太阳帆提供的空间实时位置信息，来消除导航星座的整体旋转和漂移对自主定轨的影响。选用第一类无奇点根数作为状态变量，利用EKF滤波器融合卫星动力学信息及两类测距信息进

2、行自主定轨。利用GPS导航星座的IGS精密星历进行了仿真试验，仿真结果表明了该方法不仅能够保证导航卫星自主定轨的长期稳定性，且与结合星间测距和星间测向的自主定轨方法相比，定轨精度更高。关键词：导航卫星；自主定轨；人工拉格朗日点；太阳帆中图分类号：V448．224文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)06一0856一06AutonomousorbitDeterminationforNaVigationSatelliteBasedonSolarSailatArtificialLagrangePointⅥ厂“，i咒gy“挖，G口oya“￡口o(CollegeofAs

3、tronautics，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Toimprovetheautonomousnavigationabilityofnavigationconstellation，akindofautono—mousorbitdeterminationtechnologybasedonasolarsailatanartificialLagrangepointisproposedfornavigationsatellite．Basedoncrosslinkra

4、ngeobservation，real—timepositioninformationprovidedbythesolarsailisusedtoeliminatetheerrorofautonomousorbitdeterminationcausedbytheoveraUrotationanddriftofthenavigationconstellation．NonsingularorbitelementsarechosenasstateVectorwhentheextendedKalmanfilter(EKF)isdesignedtofusesatellitedynami

5、csmodelandtwokindsofobservationinformationtodeterminetheorbit。InternationalGNSSservice(IGS)preciseephemeris。fGPSconstel一1ationisadoptedtovalidatethemethod．Theresultsofsimulationshowthattheproposedalgorithmcannotonlyensurethelong—termstability，butalsoprovidehigherprecisionoforbitdeterminatio

6、ncom—paredwiththeapproachofcombiningcrosslinkrangeobservationwithinter—satelliteorientationobser—vation．Keywords：navigationconstellation；autonomousorbitdetermination；artificialLagrangepoint；solarsail导航卫星星座系统在民用和军事领域发挥着越来越重要的作用。随着星座数量及组成每个星座中卫星数目的不断增加，地面控制的成本和复杂程度也越来越高。为了降低地面控制的复杂程度，有必要研究导航卫

7、星星座的自主导航技术阻3

8、。其中自主定轨技术又是导航卫星自主导航的核心技术之一。目前，用于自主定轨的测量资料一般有3种：基金项目：国家高技术研究发展计划(“八六三”计划)(2012AAl21602)资助项目；国家自然科学基金(11078001)资助项目；高等学校博士学科点专项科研基金(20133218120037)资助项目。收稿日期：2013一09—26；修订日期：2013—12—18通信作者：高有涛，男，讲师，E-mail：ytgao@nuaa．edu．cn。第6期邬静云，等：基于人工拉格朗日点太阳帆