【摘要】：X射線脈沖星是宇宙空間中的一種自然天體,具有穩(wěn)定的周期和廣泛的空間分布,被譽(yù)為航天器的宇宙“燈塔”。利用X射線脈沖星導(dǎo)航,能滿足從近地衛(wèi)星到深空探測(cè)的自主導(dǎo)航需求。協(xié)同導(dǎo)航是自上個(gè)世紀(jì)70年代后興起的一種導(dǎo)航技術(shù),在衛(wèi)星的編隊(duì)飛行中有廣泛的應(yīng)用前景,利用協(xié)同技術(shù)可以提高系統(tǒng)導(dǎo)航精度,提升系統(tǒng)性能。本文提出一種將脈沖星的絕對(duì)觀測(cè)信息和衛(wèi)星系統(tǒng)間的相對(duì)觀測(cè)信息相融合的協(xié)同導(dǎo)航方法來(lái)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星的自主導(dǎo)航,主要研究?jī)?nèi)容為:(1)介紹了脈沖星的相關(guān)基本特性,以及X射線脈沖星導(dǎo)航所涉及到的各種時(shí)間空間基準(zhǔn);針對(duì)不同時(shí)空基準(zhǔn)間時(shí)間尺度的轉(zhuǎn)換問(wèn)題,建立了脈沖星的時(shí)間相位模型。(2)分析了X射線脈沖星導(dǎo)航的基本原理,并建立了脈沖星量測(cè)模型;通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)衛(wèi)星的空間受力分析,建立了衛(wèi)星的軌道動(dòng)力學(xué)模型;并設(shè)計(jì)了X射線脈沖星導(dǎo)航的UKF濾波器。(3)針對(duì)傳統(tǒng)脈沖星導(dǎo)航的導(dǎo)航精度不高的問(wèn)題,提出了把已知中繼衛(wèi)星當(dāng)作“偽脈沖星”,將其與航天器的相對(duì)測(cè)距信息和脈沖星的絕對(duì)觀測(cè)信息協(xié)同并通過(guò)UKF濾波的導(dǎo)航方法提高導(dǎo)航精度。(4)針對(duì)脈沖星觀測(cè)信息不完備、協(xié)同導(dǎo)航因?yàn)槿鄙賾T性基準(zhǔn)信息修正只能進(jìn)行短期導(dǎo)航以及系統(tǒng)導(dǎo)航精度低的問(wèn)題,對(duì)于三個(gè)衛(wèi)星組成的系統(tǒng),提出一種將星間相對(duì)距離、角度觀測(cè)信息和脈沖星絕對(duì)觀測(cè)信息協(xié)同并通過(guò)UKF濾波的導(dǎo)航方法。仿真結(jié)果通過(guò)對(duì)比分析表明本文所提方法可行,能夠在一定程度上提高導(dǎo)航估計(jì)精度。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P145.6;V52
【圖文】：

而脈沖星計(jì)時(shí)觀測(cè)法對(duì)速度的估計(jì)誤差均值為 0.0443 km/s。圖 5.4 是表 5.3 和表 5.4 中位置、速度均值的柱狀對(duì)比，可以看出在導(dǎo)航精度上新算法的精度更高。圖5.4 同軌道兩種算法估計(jì)誤差均值對(duì)比5.3.2 “偽脈沖星”與航天器位于不同軌道的仿真結(jié)果現(xiàn)在假設(shè)中繼衛(wèi)星與航天器分別位于不同的運(yùn)行軌道，中繼衛(wèi)星所處軌道為 GPSBIIA-10，其具體軌道參數(shù)見(jiàn)表 5.5，航天器所處軌道為 MEGSAT-1，其余條件均不變。

圖5.6不同軌道兩種算法估計(jì)誤差均值對(duì)比上所述，本文提出的基于星間測(cè)距信息并利用脈沖星計(jì)時(shí)觀測(cè)對(duì)航天器方法，在航天器與中繼衛(wèi)星位于相同軌道和不同軌道時(shí)均可行，并且該位置和速度的估計(jì)精度上與 XPNAV 相比均有一定程度的提高。于星間測(cè)距測(cè)角的協(xié)同導(dǎo)航仿真結(jié)果文提出的利用星間測(cè)距測(cè)角信息協(xié)同導(dǎo)航的算法是針對(duì)三個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)而慮三個(gè)衛(wèi)星運(yùn)行至共線的情況，由于三個(gè)衛(wèi)星在運(yùn)行時(shí)所處的軌道可能算法的仿真驗(yàn)證按三個(gè)衛(wèi)星均位于一個(gè)相同的運(yùn)行軌道，和三者位于不兩種情況進(jìn)行仿真驗(yàn)證。.4.1 三個(gè)衛(wèi)星均在相同軌道的仿真結(jié)果所有衛(wèi)星均在一個(gè)運(yùn)行軌道上，此處選取GPSBIIA-10軌道作為仿真軌 GPS 軌道，其具體軌道參數(shù)由表 5.5 給出，仿真所使用的脈沖星仍為

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1 陳俊如;利用脈沖星的星間協(xié)同導(dǎo)航[D];西安電子科技大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2740692