一种星光折射卫星自主导航系统方案设计 被引量：20

1

作者 宁晓琳 王龙华 +1 位作者 白鑫贝 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1601-1610,共10页

利用星光折射间接敏感地平的卫星自主导航方案具有导航精度高、自主性强的特点,是一种极具应用潜力的自主导航方案。在基于星光折射的自主导航方案中,折射星的准确识别与折射角的精确获取是实现高精度导航的基础。提出了一种基于双星敏... 利用星光折射间接敏感地平的卫星自主导航方案具有导航精度高、自主性强的特点,是一种极具应用潜力的自主导航方案。在基于星光折射的自主导航方案中,折射星的准确识别与折射角的精确获取是实现高精度导航的基础。提出了一种基于双星敏感器,利用连续高度星图模拟与匹配技术实现高精度折射星识别和折射角获取的方法,并在此基础上设计了一种新颖的基于星光折射的卫星自主导航系统方案。同时,为了验证该方案的可行性,设计了相关的折射星仿真程序,以轨道高度为686km的对地观测卫星为例进行计算机仿真验证,结果表明在星敏感器精度为3″时,该导航系统平均位置误差约为145m,最大位置误差不超过400m。 展开更多

关键词 卫星自主导航 星光折射 星图识别 星图模拟

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基于星敏感器的星光折射卫星自主导航方法研究 被引量：13

2

作者 李琳琳 孙辉先 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期353-357,共5页

研究了基于星光折射量测进行自主确定卫星姿态及轨道的方法。这种导航方案利用高精度的CCD星敏感器,结合星光穿越大气的较精确的数学模型,来间接敏感地平,从而实现对卫星的精确定位和定姿。为了说明所提导航方案的有效性,采用推广卡尔... 研究了基于星光折射量测进行自主确定卫星姿态及轨道的方法。这种导航方案利用高精度的CCD星敏感器,结合星光穿越大气的较精确的数学模型,来间接敏感地平,从而实现对卫星的精确定位和定姿。为了说明所提导航方案的有效性,采用推广卡尔曼滤波算法,结合模拟的测量数据对自主定轨进行了仿真。仿真结果表明,定轨精度优于100m。还分析比较了采样周期、星敏感器精度、恒星数目等因素对定轨精度的影响。总结了其变化规律,可用于提高卫星自主定轨精度。 展开更多

关键词 卫星自主导航 星敏感器 星光折射角 推广卡尔曼滤波

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卫星自主导航中25～60公里星光大气折射模型研究 被引量：12

3

作者 王国权 金声震 +1 位作者 孙才红 宁书年 《科技通报》 2005年第1期106-109,121,共5页

星光大气折射法是卫星自主导航技术发展起来的一种新的导航方法,直接影响其精度的主要因素是星光大气折射模型的不确定性.本文在研究卫星自主导航方法和大气折射原理及平流层大气的实际状态和基本变化规律的基础上,基于地球大气密度的... 星光大气折射法是卫星自主导航技术发展起来的一种新的导航方法,直接影响其精度的主要因素是星光大气折射模型的不确定性.本文在研究卫星自主导航方法和大气折射原理及平流层大气的实际状态和基本变化规律的基础上,基于地球大气密度的实验数据,给出了平流层大气密度随高度变化的模型.采用球形大气分层的研究方法,根据光在湍流大气中的传播机理和卫星、地球、星光切线高度之间的几何关系以及光学定律推导出的折射角与大气密度的关系式,建立了星光大气折射模型,给出了影响导航精度的高度范围25～60公里的星光大气折射角随切线高度变化的经验公式.仿真结果表明,符合大气折射的变化规律,与现有的经验公式吻合较好,而且考虑了大气密度实际变化的影响,并有较大的实际应用价值. 展开更多

关键词 飞行器控制 导航技术 卫星自主导航 星光大气折射 数学模型 经验公式

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一种卫星天文自主定轨定姿方法研究 被引量：4

4

作者 李琳琳 孙辉先 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期127-134,共8页

利用安装在卫星上的太阳敏感器和紫外敏感器测量出的卫星-太阳、卫星-地球和卫星-月球方向矢量,并利用雷达测高仪测出的地心距作为观测量,提出采用广义卡尔曼滤波方法实时地确定卫星绕地球飞行的轨道,同时确定出卫星的对地姿态.对自主... 利用安装在卫星上的太阳敏感器和紫外敏感器测量出的卫星-太阳、卫星-地球和卫星-月球方向矢量,并利用雷达测高仪测出的地心距作为观测量,提出采用广义卡尔曼滤波方法实时地确定卫星绕地球飞行的轨道,同时确定出卫星的对地姿态.对自主定轨进行了数学仿真,分析比较了采样周期、轨道倾角、轨道偏心率和轨道高度等因素对定轨精度的影响.总结了其变化规律,该方法可用于提高卫星自主定轨精度. 展开更多

关键词 卫星自主导航 广义卡尔曼滤波 太阳敏感器 紫外敏感器 雷达测高仪

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卫星自主导航中卡尔曼滤波算法改进与计算机仿真 被引量：1

5

作者 王国权 薛申芳 +1 位作者 金声震 宁书年 《计算机仿真》 CSCD 2004年第7期33-35,共3页

该文以基于组合大视场星敏感器的卫星自主导航方法为例,建立了在地球非球形下的状态方程,建立了组合大视场星敏感器的观测方程及卫星轨道摄动等数学模型,在状态最优估计周围对模型进行了线性化,滤波过程中将传统的广义卡尔曼滤波的一步... 该文以基于组合大视场星敏感器的卫星自主导航方法为例,建立了在地球非球形下的状态方程,建立了组合大视场星敏感器的观测方程及卫星轨道摄动等数学模型,在状态最优估计周围对模型进行了线性化,滤波过程中将传统的广义卡尔曼滤波的一步预测算法修改为一步初步预测和一步初步预测的校正的滤波算法,在每步的推进计算中对均方矩阵的元素进行了平均值处理,避免舍入误差的积累造成其失去对称性、甚至负定性的可能;通过计算机仿真及结果分析,说明了改进的广义卡尔曼滤波算法对减小采样周期所带来的轨道误差有很好的效果,并使卫星位置和速度的均方差估计趋于稳定,在一定程度上能很好地克服离散误差对轨道估计精度的影响。 展开更多

关键词 卫星自主导航 卡尔曼滤波算法 计算机仿真 组合大视场星敏感器 状态方程 数学模型 动态测量数据

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地标自主导航的高精度地标库建立方法 被引量：3

6

作者 杨博 张典律 赵晓涛 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期1-9,共9页

利用地标信息的卫星自主导航方法是通过星载光学摄像机实时拍摄地标景象来计算卫星的位置、速度等参数,具有完全自主的特点,并且适用范围广泛,可用于能够周期性获得地面图像的航天器,但受到地标选取方法以及地标库建立策略的制约,影响... 利用地标信息的卫星自主导航方法是通过星载光学摄像机实时拍摄地标景象来计算卫星的位置、速度等参数,具有完全自主的特点,并且适用范围广泛,可用于能够周期性获得地面图像的航天器,但受到地标选取方法以及地标库建立策略的制约,影响到导航精度,阻碍了推广使用。针对上述问题,提出了建立全局及高性能的地标库,即采用全球地标控制点选取的原则选取性能优良的全球地标样本,并自动生成全局地标库。通过计算机仿真验证了该方法的有效性,结果表明,使用全球地标控制点选取地标样本,并自动生成全局地标库,可以快速而准确地为航天器进行高精度的自主导航,导航位置误差约为99 m,速度误差约为0.08 m/s。 展开更多

关键词 卫星自主导航 地标导航 地标库 灰度场特征参数 最大相关系数(MCC)法

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一种利用双DSP实现卫星SEMOI自主导航方法

7

作者 张燕 荆武兴 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期367-369,494,共4页

为了提高卫星自主导航系统的实时计算能力,探讨了一种利用双DSP实现卫星自主导航器的方法.介绍了星载计算机的现状和计算机技术的发展概况及趋势.采用基于迭代最小二乘方法的双DSP并行导航算法实现了自主导航器,其中一个DSP进行轨道计算... 为了提高卫星自主导航系统的实时计算能力,探讨了一种利用双DSP实现卫星自主导航器的方法.介绍了星载计算机的现状和计算机技术的发展概况及趋势.采用基于迭代最小二乘方法的双DSP并行导航算法实现了自主导航器,其中一个DSP进行轨道计算,另一个DSP进行实时检索,并为星上其他系统提供实时导航数据.最后以实践5号卫星轨道为例,用DSP作为算法载体进行了地面仿真导航实验.与PC机的结果进行对比,结果表明,利用DSP实现卫星自主导航器是可行的. 展开更多

关键词 卫星自主导航 自主导航器 DSP

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卫星导航电文的在轨自主更新──GNSS导航信号的收发问题之八

8

作者 刘基余 《数字通信世界》 2014年第S2期1-7,共7页

导航卫星自主导航,是实现导航电文在轨自主更新的有效途径。它是在轨卫星完全利用安设在它上面的测量设备和计算装置,通过卫星自行导航信息采集,进而实施在轨导航数据处理,生成导航电文,发送给用户,而不依赖于地面设备支持的导航。本文... 导航卫星自主导航,是实现导航电文在轨自主更新的有效途径。它是在轨卫星完全利用安设在它上面的测量设备和计算装置,通过卫星自行导航信息采集,进而实施在轨导航数据处理,生成导航电文,发送给用户,而不依赖于地面设备支持的导航。本文论述了导航卫星自主导航对导航电文的更新方法及其相关问题。 展开更多

关键词 卫星导航电文 卫星自主导航 X-射线脉冲星

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地月平动点导航仿真程序设计及可行性验证

9

作者 欧阳嘉谊 《现代导航》 2019年第3期167-172,共6页

由于我国地面测控资源有限和全球导航卫星系统对深空导航覆盖效果不足,有必要寻找自主导航方式。平动点导航是一种利用星间测距的深空自主导航方式。本文设计了包含4个模块的仿真程序,并利用仿真程序进行可行性仿真。地月L1Halo轨道卫... 由于我国地面测控资源有限和全球导航卫星系统对深空导航覆盖效果不足,有必要寻找自主导航方式。平动点导航是一种利用星间测距的深空自主导航方式。本文设计了包含4个模块的仿真程序,并利用仿真程序进行可行性仿真。地月L1Halo轨道卫星与绕月轨道卫星进行测距测速滤波导航定轨,平动点轨道卫星综合位置误差小于50m,绕月轨道卫星综合位置误差小于20m,验证了平动点导航的可行性。 展开更多

关键词 卫星自主导航 扩展卡尔曼滤波 平动点

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基于HLA的卫星自主导航仿真系统设计

10

作者 周甍 陈金平 刘志俭 《计算机仿真》 CSCD 2006年第10期8-10,14,共4页

该文根据卫星自主导航技术研究的需要,设计了基于HLA的仿真系统。在分析卫星自主导航技术基本原理的基础上规划设计了系统的仿真场景,根据任务功能需求提出了基于高层体系结构的卫星自主导航仿真系统框架,在对仿真系统中的卫星成员、恒... 该文根据卫星自主导航技术研究的需要,设计了基于HLA的仿真系统。在分析卫星自主导航技术基本原理的基础上规划设计了系统的仿真场景,根据任务功能需求提出了基于高层体系结构的卫星自主导航仿真系统框架,在对仿真系统中的卫星成员、恒星成员和控制成员等主要联邦成员的行为进行建模后,详细设计了相应的成员类,并对整个仿真系统的时间推进机制和时间管理策略进行了设计和说明。根据上述设计方案构建的仿真系统,可以对卫星自主导航技术进行仿真试验,从而完成其体制演示和关健技术验证。 展开更多

关键词 卫星自主导航 高层体系结构 仿真 联邦成员

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多源信息融合卫星组合导航系统的可观度分析

11

作者 乔怡群 邱红专 宋华 《导航定位与授时》 CSCD 2021年第1期82-89,共8页

针对基于GNSS卫星、地标矢量和星光矢量的多源信息融合的高轨卫星组合导航系统,分别利用系统可观度分析方法和状态可观度分析方法对其进行分析。仿真结果表明:在GNSS导航卫星不可见时,地标矢量和星光矢量可以有效地提供测量信息,并保证... 针对基于GNSS卫星、地标矢量和星光矢量的多源信息融合的高轨卫星组合导航系统,分别利用系统可观度分析方法和状态可观度分析方法对其进行分析。仿真结果表明:在GNSS导航卫星不可见时,地标矢量和星光矢量可以有效地提供测量信息,并保证滤波器的稳定。可观度分析结果表明:系统可观度主要受GNSS导航星的可见星数目影响较大,地标矢量和星光矢量的引入有助于提高可观度;基于状态的可观度可以大致反映出滤波器每个状态的误差大小。 展开更多

关键词 卫星自主导航 KALMAN滤波 可观度分析 SVD

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改进的强跟踪平方根UKF在卫星导航中应用 被引量：20

12

作者 李敏 王松艳 +1 位作者 张迎春 李化义 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1858-1865,共8页

针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF,STSRUKF)导航... 针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF,STSRUKF)导航方法。该方法中利用星敏感器和光学导航相机设计出导航方案,并通过转换方程将间接量测量转换为观测量。针对平方根UKF(square-root UKF,SRUKF)在高阶系统中因为sigma点的零权值系数是负的或者数值计算误差太大时而可能造成滤波器发散问题,采用一种改良的平方根分解方法,改善了滤波器的稳定性。同时,基于强跟踪滤波器理论(strong tracking filters,STF),引入多重自适应衰减因子调节协方差矩阵,使得滤波器具有强跟踪能力和克服系统模型不确定的鲁棒性,改善了滤波器的估计精度。将该方法应用于卫星自主导航系统中,实验仿真结果表明,相对于平方根UKF和STF,该方法不仅保证了系统的可靠性,还提高系统的导航精度和改善系统的鲁棒性及跟踪能力。 展开更多

关键词 卫星导航系统 不确定性干扰 改进的强跟踪平方根无迹卡尔曼滤波 鲁棒性

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存在常值偏差的卫星自主导航系统滤波算法 被引量：3

13

作者 程会艳 郝云彩 乔国栋 《航天控制》 CSCD 北大核心 2011年第1期59-62,66,共5页

由于敏感器系统误差对导航精度影响较大,因此有必要对其进行标定。针对系统误差为常值偏差的情况,考虑到传统常偏扩维算法计算量大,且可能出现数值病态的问题,本文在UKF算法的基础上提出了两级UKF算法,该算法对状态和偏差实施分离估计,... 由于敏感器系统误差对导航精度影响较大,因此有必要对其进行标定。针对系统误差为常值偏差的情况,考虑到传统常偏扩维算法计算量大,且可能出现数值病态的问题,本文在UKF算法的基础上提出了两级UKF算法,该算法对状态和偏差实施分离估计,不仅能够精确标定常值偏差,而且还可以提高导航精度。利用该算法对存在常值偏差的月球卫星自主导航系统进行仿真,仿真结果验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 常值偏差 两级UKF算法 卫星自主导航系统

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有色噪声下的平方根UKF在天文自主导航中的应用

14

作者 孙会敏 庄纯清 许胜中 《计算机系统应用》 2015年第8期10-17,共8页

针对由星敏感器和光学导航相机组成的卫星天文自主导航系统,传统的平方根UKF不能很好地解决测量噪声为有色噪声情况下的非线性滤波问题,导致导航系统的精度下降.为此,提出了一种有色噪声情况下的平方根UKF方法.同时,为了避免在数值计算... 针对由星敏感器和光学导航相机组成的卫星天文自主导航系统,传统的平方根UKF不能很好地解决测量噪声为有色噪声情况下的非线性滤波问题,导致导航系统的精度下降.为此,提出了一种有色噪声情况下的平方根UKF方法.同时,为了避免在数值计算的过程中,由于舍入误差而破坏误差协方差矩阵的正定性和对称性,在整个递推计算过程中,借鉴平方根Kalman滤波理论,采用协方差矩阵平方根进行递推计算,改善滤波算法的稳定性,协方差矩阵的平方根更新用cholesky分解和qr分解来计算.将该方法应用于卫星天文自主导航系统中,实验仿真结果表明,相对于传统的平方根UKF算法,所设计的平方根UKF算法能够很好地解决测量噪声为有色噪声情况下估计精度低问题. 展开更多

关键词 卫星天文自主导航系统 平方根UKF 有色噪声 估计精度

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朔月期间基于SEMOI的卫星自主导航方法研究

15

作者 张燕 荆武兴 《上海航天》 北大核心 2006年第4期8-12,共5页

为解决朔月期的卫星自主导航,提出了一种利用日地月光学信息(SEMOI)的实现方法。利用朔月期卫星-太阳方向矢量与卫星-地球方向矢量间夹角,由迭代最小二乘法估计历元时刻的卫星定位数据,并以轨道预报方式实现卫星自主导航。给出了计算流... 为解决朔月期的卫星自主导航,提出了一种利用日地月光学信息(SEMOI)的实现方法。利用朔月期卫星-太阳方向矢量与卫星-地球方向矢量间夹角,由迭代最小二乘法估计历元时刻的卫星定位数据,并以轨道预报方式实现卫星自主导航。给出了计算流程。仿真结果表明,该法的定位精度可满足民用卫星的导航要求。最后讨论了采样周期和敏感器精度等因素对定位精度的影响。 展开更多

关键词 卫星自主导航 朔月 日地月光学信息 迭代最小二乘法 扩展卡尔曼滤波 定位精度

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