应用三向测量数据的深空探测器实时滤波定位算法

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1、第24卷第2期航天器工程V01．24No．21111篁!旦量呈垒篁兰篁垦垒三三兰型篁!塑三兰垦!型坌!!应用三向测量数据的深空探测器实时滤波定位算法淡鹏1’2李恒年1李志军(1宇航动力学国家重点实验室，西安710043)(2西安卫星测控中心，西安710043)摘要三向测量数据是深空探测器的一类重要观测数据，文章采用不敏卡尔曼滤波(UKF)算法实现了应用三向测量数据的深空探测器实时滤波定位计算，给出了三向测量体制下的观测模型及观测预测值计算方法，建立了动力学及非动力学两种方式下的滤波预测模型。利用嫦娥三号探测器的实测数据对算法进行了有效性验证，结果表

2、明，文章所给出的观测及预测模型建立方法，适用于三向测量数据，动力学建模算法的稳定性与抗野值能力优于非动力学建模算法，但复杂度又高于非动力学建模方法。上述研究结果对深空探测器的定位或定轨计算具有一定的参考价值。关键词深空探测器；三向测量数据；实时滤波；定位算法中图分类号：V557．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．02．004Real·timeFilteringPositioningAlgorithmUsingThree—wayMeasurementDataforDeepSpaceProbeDANPe

3、n91’2LIHengnianlLIZhijun2(1StateKeyLaboratoryofAstronauticDynamics，Xi’an710043，China)(2Xi’anSatelliteControlCenter，Xi’an710043，China)Abstract：Thethree—waymeasurementdataisonekindofimportantobservationdatafordeepspaceprobe．Byusingthistypeofdata，analgorithmbasedonUKF(unscentedKa

4、lmanfilter)ispresentedtocalculatereal—timepositionofdeepspaceprobe．Theobservationmodelandforecastmethodusingthree—waymeasurementaregivenincludingtheimplementationmethodwithdynamicmodelingandnon—dynamicmodeling．ThenthemeasureddataofChang’e一3areusedtOtestandverifytheproposedalgo

5、rithm．Theresultsindicatethattheobservationandforecastmodelingmethodiscorrectandfeasible，andthatthestabilityandanti—outlierscapabilityofdynamicmodelingarehigherthanthoseofnon—dynamicmodeling，butthedynamicmodeling’Scomplexityishigh．Thealgorithmcanbeasareferenceindeepspaceprobe’S

6、positioningandorbitdetermination．Keywords：deepspaceprobe；three—waymeasurementdata；real—timefiltering；positioningalgorithm收稿日期：2014—03—25；修回日期：201404—23基金项目：国家重大科技专项X-程作者简介：淡鹏，男，硕士，高级工程师，研究方向为航天器动力学与飞行计算。Email：danpeng@126．corn。航天器工程24卷1引言在深空探测器定位数据源中，除了常用的甚长基线干涉测量(VLBI)E1]数据外，利

7、用扩频及S频段统一测控(USB)设备获得的外测测量值也是一类重要的观测数据。由于深空探测任务中电磁波传播时延较长[2]，以及地球自转等因素影响，测站有时无法接收到对应的发射信号，使得传统的双向测距体制应用受限，这时就须要通过不同测站的收发进行外测距离及距离变化率的测量。另外，深空目标的扩频及USB外测测角数据精度较差，在定位计算中较少使用，此时就要通过3个测站的测距来几何确定探测器的位置，此种情况一般采用主站发射上行信号，经应答机相干转发后，两个副站及主站同时接收下行信号的方式进行距离测量。在深空任务中，将这种通过一个测站发送上行，另一个测站(或多

8、个测站)接收下行信号进行距离测量的体制称作三向测量，而将一个测站自发自收测量的情况称作双向测量[⋯。三向测量数据的测量元素