DORIS星载实时定轨算法仿真及DSP实现

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1、第2l卷第4期航天器工程Vo1．21No．42012年8月SPACECRAFTENGINEERING51DORIS星载实时定轨算法仿真及DSP实现陈姗姗张孟阳曹建峰吴佳鹏(1北京卫星信息工程研究所，北京10OO86)(2中国科学院上海天文台，上海200O3O)摘要针对我国高分辨率空间对地观测专项的发展需求，文章在星载多普勒无线电定轨定位(DopplerOrbitographyandRadio-positioningIntergratedbySatellite，D0RIS)系统的实时定轨算法和流程验证基础上，进行了应用背景限制下的模型简化研究，用数字信号处理器(DSP

2、)实现并验证了其星载实现的可行性和有效性。首先介绍法国星载实时定轨软件(DORISImmediateOrbitDeterminationbyEmbarked，DIODE)及定轨原理，给出星载实时定轨算法的流程。通过网站下载的DORIS接收机搭载星数据，对星载多普勒实时定轨算法的观测量修正部分和卡尔曼滤波定轨算法进行验证。针对星栽实现的计算简化要求，对算法中计算量较大的地球非球形引力摄动和章动模型进行研究，对比不同模型复杂度对定轨结果的影响，为定轨算法模型的选取提供依据。最后将移植到DSP的程序运行结果与个人计算机下的仿真结果进行了对比，验证其星载实现满足精度要求，同

3、时运行时间满足实时性要求。对如何提高实时定轨算法的性能，文章给出了后续应用的改进方向。关键词实时定轨；卡尔曼滤波；多普勒测速定轨；仿真中图分类号：V448．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．04．010SimulationandDSPRealizationofReal-time0nboard0rbitDeterminationwithD0RISCHENShanshanZHANGMengyangCAOJianfengWUJiapeng(1BeijingInstituteofSatelliteInformationEng

4、ineering，Beijing100086，China)(2ShanghaiAstronomicalObservatory，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200030，China)Abstract：Consideringthedemandofdomestichigh-revolutionearthobservationsystem，thepaperdoessomeresearchonthemodelsimplificationbasedonsomestudyofDORISreal—timeonboardorbitdeter—mi

5、nation．AndthesimplifiedmodeliSprovedtobeavailableandelfectivebytheDSPresult．First，thepaperintroducestheDIODEsoftwareandprincipleofrealtimeorbitdeterminationbyusingDopplermea—surment．Theprocessingflowofonboardrealtimeorbitdeterminationisgiventoo．ThenthepaperusesrealdataonCDDISwebsitetov

6、alidatethemeasurmentcorrectionandKalmanfilterorbitdeterminationprogramonpersonalcomputer．Forthesimplificationdemandofonboardrealization，itstudiestheeffectsofdifferentnonsphericalgravitationalpotentialperturbationandnutationmodelsuponorbitdeter—minationresultinordertoprovidefoundationfo

7、rtherealization．TheprogramonDSPsatisfiesthedemandintimeandprecision．Atlast，thepapergivessomewaytoimprovetheperformanceoftherealtimeorbitdetermination．Keywords：real-timeorbitdetermination；Kalmanfilter；DORIS；simulation收稿日期：2011一Ii一28：修回日期：2012—0416基金项目：国家高新技术研究发展计划(863计划)课题《模块航天器集群内测量、