编队飞行卫星自主相对定轨研究

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1、第28卷第2期计算机仿真201i年2月文章编号：1006—9348(2011)02—0046—04编队飞行卫星自主相对定轨研究宋琛，张俊宝，张蓬蓬(中国窄宅导弹研究院，河南洛阳471009)摘要：卫星编队飞行相对轨道自主确定作为实现队形保持和控制的前提，是编队任务必须解决的关键技术问题。根据c—w方程的解析解描述编队卫星rHJ的相对运动规律，选取星间距离信息与方位信息作为观测量。针对JJ旱编队色行自主导航系统对精确性和实时性的要求，用超球而分布采样点变换(SphefieMSimplexUnscentedTransformation，SSUT)和Un

2、scented卡尔曼滤波(UKF)相结合，提出了SSUT的UKF(SSUKF)导航滤波算法。由于SSUT减少了采样点个数，在保证滤波精度和标准UKF相当的条件卜．减轻了计算负担，完成了卫星编队相对轨道状态的自主确定，并结合仿真的轨道数据和测鼍数据进行了仿真，仿真结果说明实现了Ii星编队优化的有效性和实时性。关键词：li星编队毪行；自主定轨；超球面分布采样点变换中图分类号：V448．2文献标识码：AAutonomousRelativeOrbitDeterminationforSatelliteFormationFlyingSONGChen，ZHANG

3、Jun—bao，ZHANGPeng—peng(ChinaAirborneMissileAcademy，LuoyangHenan471009，China)ABSTRACT：Asthepremiseofformationmaintenanceandcontrol，autonomousrelativeorbitdeterminationforsatel．1iteformationflyingisthekeytechniquethatmustbesolved．Inthispaper，theanalyticalsolutionofC—Wequationisu

4、sedtodescribetherelativemotionofsatelliteformationflying．andtheinter—satellitedistancemeasurementa8wellasorientationmeasurementischosenasobservationinformation．AnimprovedunscentedKalmanfilter(UKF)algorithmbasedonsphericalsimplexunscentedtransformation(SSUT)ispresentedtosatisly

5、theprecisionandrealtimerequirementsofformationflyingautonomousnavigation．TheSSUTreducesthesigmapointsfortheunscentedtransformation．ComparedwiththetraditionalUKF，thecomputationalefficiencyofsphericalsimplexunscentedKal·咖filter(SSUKF)isimproved，withoutsacrificingtheestimationpre

6、cision，andtherelativeorbitstatesestimationforsatelliteformationflyingisachieved．Simulationisdonebasedonsimulatedorbitandmeasurementdataandthevalidityofnavigationmethodisilluminated．KEYWORDS：Satelliteformationflying；Autonomousorbitdetermination；Sphericalsimplexunscentedtransfor

7、ma-don(SsUT)l引言卫星编队毛行足近年来必起并受到国内外航天界普遍关注的一个新的研究领域⋯。它是指由若干颗小卫星组成一定的色行轨迹，以分布式方式构成的一颗虚拟卫星，各小卫星协同1二作并实现任务目标。这种由若干颗小卫晕以分布方式构成的虚拟卫星与传统大卫星相比具有巨大的口径或测最基线，在许多应用领域体现出明显的优势。收稿口期：2009—10-21修回日期：2010—01—03·--——46—--——编队卫星在空间运行除受地球引力摄动外，还受大气阻力、日月引力及太阳光压等其它空间环境摄动的作用，为了克服摄动长期效应对卫星编队构型的影响，需要对编

8、队卫星相位进行控制。而p星编队弋行相对轨道自主确定作为实现队形保持和控制的前提，是编队任务必须解决的关键技术之一，已有学者