衛(wèi)星星座分布式協(xié)同定軌方法研究.pdf

1、某些航天任務(wù)的正常運(yùn)營(yíng)要求對(duì)相關(guān)星座衛(wèi)星進(jìn)行持續(xù)不斷的精密軌道確定，這其中尤以全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為典型代表。但是，傳統(tǒng)的人造衛(wèi)星精密軌道確定方法通常要求在全球布設(shè)一定數(shù)量的地面測(cè)控站，這對(duì)于我國(guó)正在發(fā)展中的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。近年來(lái)，隨著星間測(cè)量/通信技術(shù)的發(fā)展，以及分布式信息融合算法研究的深入，一種新的衛(wèi)星星座軌道確定方法逐漸成為領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)：基于星間鏈路的衛(wèi)星星座協(xié)同軌道確定。本文從這一問(wèn)題出發(fā)，著眼于我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)

2、航系統(tǒng)的自主運(yùn)行，展開(kāi)了對(duì)以下四個(gè)方面的研究。
　　(1)鑒于單純基于星間鏈路的衛(wèi)星星座自主定軌中存在的星座整體漂移問(wèn)題，提出了基于地面錨固站和星間鏈路的衛(wèi)星星座協(xié)同定軌方案，建立了相應(yīng)的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)模型及相對(duì)測(cè)量模型，并應(yīng)用局部可觀測(cè)性理論論證了方案的有效性。
　　(2)從狀態(tài)空間模型出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的分布式協(xié)同定軌算法，具體包括全階擴(kuò)展卡爾曼濾波、降階擴(kuò)展卡爾曼濾波以及迭代級(jí)聯(lián)擴(kuò)展卡爾曼濾波三類(lèi)，并從精度、計(jì)算

3、量、通信量三個(gè)角度對(duì)算法性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　(3)從概率圖模型出發(fā)，設(shè)計(jì)了基于聯(lián)合樹(shù)推理的分布式協(xié)同定軌算法，新算法的計(jì)算精度與集中式貝葉斯估計(jì)等效；并受平方根卡爾曼濾波的啟發(fā)，針對(duì)星載計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)不足的應(yīng)用場(chǎng)景，提出了分布式平方根聯(lián)合樹(shù)推理算法，該算法具有優(yōu)于集中式貝葉斯估計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合樹(shù)推理的數(shù)值穩(wěn)定性。
　　(4)針對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的自主運(yùn)行問(wèn)題，建立了類(lèi)廣播星歷軌道模型并推導(dǎo)了相應(yīng)的定軌偏導(dǎo)數(shù)；針對(duì)協(xié)方差矩陣及其