本文關(guān)鍵詞：天基光學(xué)觀測的近地天體定軌與跟蹤方法研究

  更多相關(guān)文章： 近地天體監(jiān)測 天基光學(xué)觀測 初軌確定 跟蹤定軌

【摘要】：近地天體的監(jiān)測任務(wù)是行星防御的前提與基礎(chǔ),而跟蹤定軌技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分得到了各大航天機構(gòu)與國際學(xué)者的廣泛關(guān)注,是目前航天領(lǐng)域的研究熱點之一。與傳統(tǒng)的地基觀測系統(tǒng)相比,天基光學(xué)觀測系統(tǒng)具有效率更高、天區(qū)覆蓋范圍更廣等諸多優(yōu)勢,成為未來近地天體觀測系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢。本文以行星防御為研究背景,研究了天基光學(xué)觀測的近地天體定軌與跟蹤方法。論文主要工作如下:首先,研究了天基光學(xué)觀測的近地天體跟蹤定軌模型,并對近地天體的光學(xué)可見性進行了分析。根據(jù)天基光學(xué)測角信息的獲取方式與特點,給出了相應(yīng)的跟蹤定軌流程;建立了近地天體的軌道動力學(xué)模型和光學(xué)傳感器的觀測模型,并分析了其它天體引力、太陽光壓等攝動項的影響;并從空間幾何、觀測平臺視場、極限星等、干擾光源等約束入手,分析了近地天體的光學(xué)可見性。其次,針對短弧初定軌觀測幾何較差、迭代不收斂等問題,研究了天基光學(xué)觀測的初軌確定方法。考慮近地天體的日心二體能量約束及速度約束,將Gauss觀測方程轉(zhuǎn)換成約束優(yōu)化問題,并給出了基于SQP算法的初定軌方法,在增強了軌道約束的同時,改善了收斂特性。在此基礎(chǔ)上,為進一步提高初定軌精度,考慮利用短期連續(xù)密集測量數(shù)據(jù)改進觀測幾何,給出了一種基于同倫算法的初定軌方法,并對其初定軌性能進行了分析。再次,針對僅測角跟蹤定軌存在的軌道漂移問題,研究了天基光學(xué)觀測的跟蹤定軌方法。在對天基光學(xué)跟蹤定軌系統(tǒng)可觀測性研究的基礎(chǔ)上,考慮平臺自主定軌的需求,給出了基于平方根EKF算法的天基觀測單平臺跟蹤定軌方法。在此基礎(chǔ)上,為進一步改善系統(tǒng)的可觀測性,考慮多平臺同步觀測策略,給出了一種基于協(xié)方差交叉估計融合算法的聯(lián)合定軌方法。最后,結(jié)合天基觀測系統(tǒng)的發(fā)展趨勢,考慮近地天體的觀測需求,設(shè)計了基于地心軌道觀測平臺與月基觀測平臺、日地L2點Halo軌道等三種天基觀測平臺聯(lián)合定軌方案,并分析了這三種方案對不同類型近地天體的跟蹤定軌性能。
【關(guān)鍵詞】：近地天體監(jiān)測 天基光學(xué)觀測 初軌確定 跟蹤定軌
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V412.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 研究目的和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-18
• 1.2.1 近地天體觀測系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 近地天體初軌確定方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 近地天體跟蹤定軌方法研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 天基光學(xué)觀測的跟蹤定軌系統(tǒng)模型20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 天基光學(xué)觀測跟蹤定軌流程20-21
• 2.3 天基跟蹤定軌系統(tǒng)模型21-27
• 2.3.1 參考坐標(biāo)系21-23
• 2.3.2 近地天體日心軌道動力學(xué)模型23-26
• 2.3.3 光學(xué)傳感器的測量模型26-27
• 2.4 近地天體的可見性分析27-31
• 2.4.1 空間幾何約束28
• 2.4.2 觀測平臺視場約束28-29
• 2.4.3 極限視星等約束29-30
• 2.4.4 干擾光源約束30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 天基光學(xué)觀測的初定軌方法32-51
• 3.1 引言32
• 3.2 稀疏測量數(shù)據(jù)下的初定軌方法32-38
• 3.2.1 初值選取方法32-34
• 3.2.2 基于SQP算法的初定軌方法34-38
• 3.3 密集測量數(shù)據(jù)下的初定軌方法38-40
• 3.3.1 改進Laplace方法38-39
• 3.3.2 基于同倫算法的初定軌方法39-40
• 3.4 數(shù)值仿真分析40-50
• 3.4.1 基于稀疏測量數(shù)據(jù)的初定軌方法41-43
• 3.4.2 基于密集測量數(shù)據(jù)的初定軌方法43-44
• 3.4.3 誤差影響分析44-50
• 3.5 本章小結(jié)50-51
• 第4章 天基光學(xué)觀測的跟蹤定軌方法51-66
• 4.1 引言51
• 4.2 光學(xué)測量跟蹤系統(tǒng)可觀測性分析51-54
• 4.2.1 系統(tǒng)可觀測性分析51-52
• 4.2.2 系統(tǒng)可觀測度52-54
• 4.3 天基觀測單平臺跟蹤定軌方法54-56
• 4.3.1 基于平方根EKF算法的跟蹤定軌方法54-55
• 4.3.2 狀態(tài)方程及觀測方程的線性化55-56
• 4.4 天基觀測多平臺聯(lián)合跟蹤定軌方法56-57
• 4.5 數(shù)值分析57-65
• 4.5.1 系統(tǒng)的可觀測性分析57-60
• 4.5.2 天基觀測單平臺跟蹤定軌方法60-64
• 4.5.3 天基觀測多平臺聯(lián)合跟蹤定軌方法64-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 天基光學(xué)觀測的定軌方案設(shè)計與性能分析66-77
• 5.1 引言66
• 5.2 地心軌道多平臺聯(lián)合定軌方案66-70
• 5.2.1 方案設(shè)計66-67
• 5.2.2 定軌性能分析67-70
• 5.3 地心軌道與月基觀測平臺聯(lián)合定軌方案70-73
• 5.3.1 方案設(shè)計70-71
• 5.3.2 定軌性能分析71-73
• 5.4 地心軌道與日地L2點聯(lián)合定軌方案73-76
• 5.4.1 方案設(shè)計73-74
• 5.4.2 定軌性能分析74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻78-83
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單83-84
• 致謝84

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉基余;;“嫦娥”衛(wèi)星繞月飛行的星載激光定軌法[J];航天器工程;2006年01期

2 吳志華;丁楊斌;申功勛;;一種新的星載GPS定軌濾波算法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2008年11期

3 趙春梅;程鵬飛;益鵬舉;;基于偽隨機脈沖估計的簡化動力學(xué)衛(wèi)星定軌方法[J];宇航學(xué)報;2011年04期

4 韓保民;;基于星載GPS雙頻觀測值的簡化動力學(xué)定軌方法[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2007年02期

5 馬駿;肖業(yè)倫;;編隊星座相對位置精確測定與自主定軌方法[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2008年06期

6 李強;郭福成;周一宇;;基于角度和頻率信息的衛(wèi)星被動定軌方法[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2007年03期

7 文援蘭,王威,劉新躍,楊元喜;星載GPS幾何法實時定軌有關(guān)問題的研究[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2001年02期

8 邢東旭;柳仲貴;張艷;;基于沿跡差修正部分軌道參數(shù)的兩步法定軌[J];飛行器測控學(xué)報;2014年04期

9 吳功友;王家松;趙長印;陳建榮;;天地基聯(lián)合多星定軌及精度分析[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2007年03期

10 王炯琦;周海銀;吳翊;趙德勇;;基于模型概率的多模型融合定軌建模及仿真[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報;2008年17期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙春梅;程鵬飛;;基于偽隨機脈沖估計的簡化動力學(xué)衛(wèi)星定軌方法[A];中國測繪學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

2 蘇牡丹;鄭勇;杜蘭;;跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)及其定軌方式[A];中國測繪學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

3 劉基余;;航天器定軌的新進展與建議[A];中國航海學(xué)會船舶機電與通信導(dǎo)航專業(yè)委員會2002年學(xué)術(shù)年會論文集（通信導(dǎo)航分冊）[C];2002年

4 秦顯平;楊元喜;焦文海;王剛;吳顯兵;;兩種觀測技術(shù)綜合定軌的初步探討[A];全國測繪與地理信息技術(shù)研討交流會專輯[C];2003年

5 龔曉穎;李征航;張衛(wèi)星;屈小川;;導(dǎo)航衛(wèi)星星地聯(lián)合定軌研究[A];中國測繪學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

6 李征航;張衛(wèi)星;龔曉穎;屈小川;;導(dǎo)航衛(wèi)星自主定軌時軌道機動問題的處理方法[A];中國測繪學(xué)會2010年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

7 劉基余;;“嫦娥”衛(wèi)星繞月飛行的星載激光定軌法[A];中國宇航學(xué)會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第二屆學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

8 劉利生;劉元;;偽距和載波相位測量數(shù)據(jù)融合精確定軌方法[A];中國空間科學(xué)學(xué)會空間探測專業(yè)委員會第十九次學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2006年

9 朱秀英;王麗輝;;基于星載GPS雙頻P碼的低軌衛(wèi)星簡化動力學(xué)定軌研究[A];山東省測繪學(xué)術(shù)年會論文集[C];2006年

10 路余;杜蘭;張中凱;周佩元;;考慮系統(tǒng)差的GEO衛(wèi)星定軌協(xié)方差分析[A];第五屆中國衛(wèi)星導(dǎo)航學(xué)術(shù)年會論文集-S3 精密定軌與精密定位[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張穎;“海洋二號”衛(wèi)星完成對地定向[N];中國海洋報;2011年

2 劉基余;衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)對我國測繪業(yè)的影響[N];中國測繪報;2004年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳江飛;星載GPS衛(wèi)星定軌中若干問題的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海天文臺）;2006年

2 王甫紅;星載GPS自主定軌理論及其軟件實現(xiàn)[D];武漢大學(xué);2006年

3 趙德勇;衛(wèi)星聯(lián)合定軌的參數(shù)化信息融合技術(shù)及應(yīng)用[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

4 秦顯平;星載GPS低軌衛(wèi)星定軌理論及方法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2009年

5 呂從民;星載GPS實時定軌方法研究[D];中國科學(xué)院研究生院（空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心）;2004年

6 苗贏;星載GPS技術(shù)在航天器編隊定軌中的應(yīng)用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 吳順華;基于空頻域信息的單星對星無源定軌與跟蹤關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

8 黃波;星間測距與導(dǎo)航衛(wèi)星自主定軌研究[D];華中科技大學(xué);2011年

9 李杰;火星探測器行星際定軌研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2011年

10 曾旭平;導(dǎo)航衛(wèi)星自主定軌研究及模擬結(jié)果[D];武漢大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張超然;基于星間鏈路的導(dǎo)航星座整網(wǎng)自主定軌技術(shù)研究邐[D];電子科技大學(xué);2014年

2 劉鵬;基于天基探測器的月球衛(wèi)星定軌問題[D];南京大學(xué);2014年

3 馬焱;X射線脈沖星單星航天器定軌算法[D];西安電子科技大學(xué);2014年

4 付偉達;編隊飛行衛(wèi)星GPS定軌的研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

5 祖安然;BDS多星定軌卡爾曼濾波算法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2015年

6 張博;衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)星地/星間鏈路聯(lián)合定軌方法研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2015年

7 李興國;天基光學(xué)觀測的近地天體定軌與跟蹤方法研究[D];北京理工大學(xué);2016年

8 郭振華;約化動力學(xué)定軌理論與實踐[D];山東理工大學(xué);2012年

9 蘇牡丹;中繼衛(wèi)星的定軌方式研究與精度分析[D];解放軍信息工程大學(xué);2007年

10 益鵬舉;低軌遙感衛(wèi)星精密定軌研究[D];山東科技大學(xué);2010年

，

本文編號：997794