一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法

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1、第25卷第1期航天器工程V01．25No．12016年2月SPACECRAFTENGINEERING25一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法辛宁1邱乐德1张立华2刘乃金1(1中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094)(2航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要静电加速度计是低低跟踪(SST—LL)重力测量卫星的关键载荷之一，其性能直接影响地球重力场空间变化率的测定结果。为了确保静电加速度计长期在轨工作，结合扩展卡尔曼滤波估计算法，提出了一种应用动力学方法确定静电加速度计校准参数的算法。首先建立静电加速度计及K频段测距

2、(KBR)系统的量测模型；然后将高精度地球重力场模型和静电加速度计观测数据代入扩展卡尔曼滤波算法的状态方程中，将KBR系统观测数据代入观测方程中，建立静电加速度计在轨标定模型。数学仿真结果表明：静电加速度计的标度因子和零偏估计误差均在0．2％以内实现了卫星静电加速度计较为精确的标定。关键词重力测量卫星；静电加速度计；K频段测距系统；在轨标定中图分类号：U666．1文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．01．004On—orbitCalibrationAlgorithmofElectrostat

3、icAccelerometerforGravityMeasurementSatelliteXINNin91QIULedelZHANGLihua2LIUNaijinl(1InstituteofTelecommunicationSatellite，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)(2DFHSatelliteCo．，Ltd．，Beijing100094，China)Abstract：TheelectrostaticaccelerometeriSoneofthemostimpo

4、rtantinstrumentsoftheSST—LL(10w—lowsatellite—satellitetracing)gravitymeasurementsatellitewhichdirectlyaffectsthemea—surementoftheearthgravityfield．Inordertoensurelong—termon—orbitworkingofelectrostaticaccelerometerandincombinationwithextendedKalmanfilter，acalibrationalgo

5、rithmbasedondynamicsisproposedfortheaccelerometer．Firstly，theobservationmodeloftheelectrostaticac—celerometerandKBR(Kbandranging)systemareobtained．Then。theaccurategravitationalmodelandthemeasurementsofelectrostaticaccelerometerarefittedintoKBR-basedextendedKalmanalgorith

6、m．TheassociatedsimulationisperformedtOverifytheavailabilityandfeasibilityoftheproposedcalibrationalgorithm．Thecalibrationaccuracyofscalefactorsandbiasescanbebetterthan0．2％，whichachievestheaccuratecalibrationofsatelliteelectrostaticaccelerometer．Keywords：gravitymeasuremen

7、tsatellite；electrostaticaccelerometer；Kbandrangingsystem；on—orbitcalibration收稿日期：2015-03—26；修回日期：2015—06—01基金项目：国家自然科学基金(91438205)资助项目作者简介：辛宁，男，博士，研究方向为卫星系统总体设计。Email：xinnin97@sina．com。航天器工程25卷1引言静电加速度计是低低跟踪(SST—LL)重力测量卫星的关键载荷，用于精确测量作用于卫星上的非保守力加速度，其测量精度达到3X10_10m／s2。卫星在轨

8、运行过程中，由于受空间环境辐射、各元件性能退化的影响，加速度计的零偏误差、标度因子具有不确定性[1]，直接影响重力场反演的精度。因此，为了反演高精度和高分辨率的地球重力场模型，提高重力测量卫星的精密定轨精度