基于激光测距和惯导的非合作目标远程交会相对导航算法研究.pdf

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1、第33卷2016年第4期上海AEROSPACE航天SHANGHAI75文章编号：1006—1630(2016)04—0075—06基于激光测距和惯导的非合作目标远程交会相对导航算法研究杨东春1，赵春慧2，顾冬晴2(1．上海航天技术研究院，上海201109；2．上海宇航系统工程研究所，上海201109)摘要：对非合作目标的远程交会，研究了一种基于激光测距和惯导的相对导航方法。给出了由激光测距仪和惯性传感器组成的相对导航系统。设计了相对导航算法：用激光测距获得的相对距离和相对方位、俯仰角度与惯导获得的姿态和位置信息，确定目标飞行器与追踪飞行器相对轨道动力

2、学方程并进行递推，输出相对位置与速度；用激光测距输出的相对距离和相对方位、俯仰角度与惯导获得的姿态、位置信息，由卡尔曼滤波得到相对位置与速度的误差并对递推结果进行修正，修正的结果作为相对导航最终的输出。算例表明：该相对导航方法适于非合作目标远程交会，在远程交会结束时刻，相对位置误差小于1m，相对速度误差小于O．05m／s；相对导航滤波器的加速度计常值偏差估计误差明显小于绝对导航滤波器。关键词：非合作目标；远程交会；相对导航；激光测距；惯导；相对轨道动力学；相对距离；相对姿态；卡尔曼滤波中图分类号：V448文献标志码：ADOI：10．19328／j．c

3、nki．1006—1630．2016．04．013StudyonNoncooperativeTargetLong-DistanceRendezvousRelativeNavigationBasedonLaserDistanceMeasurementandInertialNavigationYANGDong—chunl，ZHAOChun—hui2，GUDong—qin92(1．ShanghaiAcademyofSpaceflightTechnology，Shanghai201109，China；2．AerospaceSystemEngineeringS

4、hanghai，Shanghai201109，China)Abstract：Arelativenavigationmethodbasedonlaserdistancemeasurementandinertialnavigationwasstudiedforlong-distancerendezvousofnoncooperatiivetargetinthispaper．Therelativenavigationsystemwasgivenoutwhichcomposedoflaserdistancemeasurementinstrumentandin

5、ertialunits．Thealgorithmofrelativenavigationwasdesigned．Relativedistanceandazimuthandpitchingwouldbegainedfromlaserdistancemeasurement．Theattitudeandpositionofsourcesatellitewouldbegainedfrominertialnavigation．Therelativeorbitdynamicsequationcouldbedeserved．Meanwhile，therelativ

6、epositionandvelocityfromtheequationweregained．Andtherelativedistance，relativeazimuthandpitching，theattitudeandpositionofsourcesatellitewereacquired．TheerrorofrelativepositionandvelocitycouldbegainedbyKalmanfiltering．Therealnavigationmessagefromtheerrorandthesolutionofrelativeor

7、bitdynamicsequationwasacquired．Thesimulationresultsshowedthatthisrelativenavigationmethodwassuitabletolong—distancerendezvousofnoncooperatiivetarget．Theerroroftherelativedistancewaslessthan1mandtheerroroftherelativevelocitywaslessthan0．05m／saswellastheestimationerroroftheconsta

8、ntdriftfortheaccelerometeroftherelativenavigationfilte