天文多普勒差分導航能夠極大地抑制太陽光譜不穩(wěn)定性造成的速度誤差。但是,太陽自轉會給天文多普勒差分測量帶來一個微小慢變偏差,進而導致導航濾波器發(fā)散。針對這一問題,提出了一種能同時抵抗太陽自轉和光譜不穩(wěn)定性的天文多普勒差分方法。該方法建立了太陽自轉造成的速度差分偏差模型,并將其引入到多普勒差分測量模型中。由于天文多普勒導航無法單獨工作,需將其與X射線脈沖星導航進行組合。實驗結果表明,該組合導航方法不受太陽自轉和光譜不穩(wěn)定性的影響,能夠在深空探測捕獲段提供高精度導航信息。 

【文章來源】：飛控與探測. 2020,3(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

天文多普勒差分測量基本原理

分析太陽自轉干擾對CDD-SR/SI和CDD-SI的影響。圖2給出了二者的性能比較。從圖2可以看出，CDD-SR/SI能較好收斂，而CDD-SI則發(fā)散。究其原因，太陽自轉造成的速度差分偏差到達了1(m/s）量級，遠大于噪聲水平。CDD-SR/SI補償了該速度差分偏差，而CDD-SI則沒有。這表明CDD-SR/SI所采取的方法是有效的。本文對CDD-SI參數(shù)進行優(yōu)化，也可使其收斂。太陽自轉造成的速度差分偏差也可視為干擾。加大測量噪聲協(xié)方差矩陣也是一種解決方案。通過大量仿真實驗，本文發(fā)現(xiàn)當測量噪聲協(xié)方差矩陣中的速度噪聲分量設為100m/s時，CDD-SI能收斂，且能提供較高導航精度。圖3給出了優(yōu)化后二者的性能比較。表2給出了這兩種導航方法的比較。從中可以看出，與CDD-SI相比，CDD-SR/SI的定位和定速精度分別提高了34%和57%。這表明，即使優(yōu)化CDD-SI參數(shù)，也無法使其達到CDD-SR/SI的高精度。從以上結果可以看出，CDD-SR/SI有效抑制了太陽自轉和太陽活動對導航系統(tǒng)的影響，能提供高精度定位和定速信息。

本文對CDD-SI參數(shù)進行優(yōu)化，也可使其收斂。太陽自轉造成的速度差分偏差也可視為干擾。加大測量噪聲協(xié)方差矩陣也是一種解決方案。通過大量仿真實驗，本文發(fā)現(xiàn)當測量噪聲協(xié)方差矩陣中的速度噪聲分量設為100m/s時，CDD-SI能收斂，且能提供較高導航精度。圖3給出了優(yōu)化后二者的性能比較。表2給出了這兩種導航方法的比較。從中可以看出，與CDD-SI相比，CDD-SR/SI的定位和定速精度分別提高了34%和57%。這表明，即使優(yōu)化CDD-SI參數(shù)，也無法使其達到CDD-SR/SI的高精度。從以上結果可以看出，CDD-SR/SI有效抑制了太陽自轉和太陽活動對導航系統(tǒng)的影響，能提供高精度定位和定速信息。對于測速系統(tǒng)而言，光譜儀噪聲和太陽活動有影響。本文分析了二者對CDD-SR/SI的影響。表3給出了在不同光譜儀噪聲和太陽活動強度下的仿真結果。隨著光譜儀噪聲和太陽活動強度的增大，CDD-SR/SI性能均有所下降，但下降幅度較小。若采用全日面積分，太陽活動造成的速度測量誤差約為2(m/s)[21]。目前，光譜儀測速噪聲水平在0.01(m/s)～1(m/s）。在本文給出的極端條件下，CDD-SR/SI仍能保持較高精度。在儀器噪聲和太陽活動強度分別增長1000倍和100倍的情況下，CDD-SR/SI的定位和定速誤差僅分別增長了60%和140%。以上結果表明CDD-SR/SI對光譜儀噪聲和太陽活動有較強的魯棒性。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3400115