發(fā)布時(shí)間：2020-09-12 19:13

　　 隨著星間鏈路技術(shù)的發(fā)展,高精度、高通信速率的激光星間測通系統(tǒng)將成為微波系統(tǒng)的理想替代者,由于發(fā)展的必然性和發(fā)展過程中存在的階梯性,微波和激光鏈路共存的情況不可避免。本文對微波星間鏈路和融合激光微波星間鏈路以及基于兩種鏈路模式下導(dǎo)航星座自主定軌的方法進(jìn)行研究和分析。主要內(nèi)容如下:(1)星間鏈路的研究和設(shè)計(jì)。首先研究了在微波和激光兩種測量方式的測距原理及主要誤差來源,討論星間可見性。其次,根據(jù)微波和激光兩種測量手段各自的優(yōu)劣勢,本文提出一種同軌靜態(tài)鏈路采用定向的激光建鏈,異軌動(dòng)態(tài)鏈路用微波建鏈的星間建鏈方式,以此獲得融合激光微波星間觀測模型。然后仿真分析了Walker24/6/1星座和Walker24/3/2星座基于微波星間組網(wǎng)和融合激光微波組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和定軌精度因子PDOP值。結(jié)果表明,融合激光微波星間鏈路在星座結(jié)構(gòu)和整體觀測誤差精度方面都優(yōu)于微波星間鏈路。(2)研究了衛(wèi)星定軌的基本流程。將定軌流程分為兩部分,第一部分:根據(jù)衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)建微分方程,求解方程獲得衛(wèi)星概略狀態(tài);第二部分:根據(jù)不同觀測信息構(gòu)建定軌觀測方程,通過最小二乘法和卡爾曼濾波法修正概略狀態(tài)。(3)研究導(dǎo)航星座序貫集中式和序貫分布式自主定軌方法。本文分別仿真分析了兩種構(gòu)型的Walker星座基于微波觀測和融合激光微波觀測兩種星間觀測模式下的集中式和分布式自主定軌算法,結(jié)果表明,Walker24/6/1星座在融合激光微波星間觀測下的集中式和分布式定軌結(jié)果比相同條件下采用微波觀測的定軌結(jié)果誤差均值降低了36.6%和10.7%,而Walker24/3/2集中式和分布式的結(jié)果誤差均值分別降低了30.6%和7.9%,且融合激光微波的星間觀測對卡爾曼濾波器特別是初始協(xié)方差矩陣偏差較大的濾波器的魯棒性有所改善。(4)提出一種衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)短弧段定軌和偽逆平差理論相結(jié)合的自主定軌算法。該算法利用軌道動(dòng)力學(xué)建立不同歷元之間狀態(tài)轉(zhuǎn)移關(guān)系,解決單歷元最小二乘無法對速度分量進(jìn)行有效估計(jì)的問題,同時(shí),利用偽逆平差解決整網(wǎng)狀態(tài)解算時(shí)起算數(shù)據(jù)不足帶來的秩虧問題。本文給出了算法的詳細(xì)解算步驟和流程圖,通過誤差分析選擇合適的弧段長度,并在該弧段長度下對兩種構(gòu)型的星座基于不同星間觀測進(jìn)行算法仿真并分析誤差。結(jié)果表明,在融合激光微波觀測等權(quán)的情況下,定軌誤差比基于微波觀測的定軌誤差略小,Walker 24/6/1和Walker 24/3/2星座誤差均值分別減小8.2%和20.6%,當(dāng)基于融合激光微波加權(quán)觀測時(shí),定軌誤差有了大幅度減小,Walker 24/6/1和Walker 24/3/2星座誤差均值分別減小了72.3%和75.0%。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN967.1
【部分圖文】：

激光測距用于衛(wèi)星之間，驗(yàn)證出，當(dāng)兩顆衛(wèi)星距離 10μm[19]，雖然飛行編隊(duì)只是小型飛行器，但是形，并且測距精度很理想。在近幾年，由于激光結(jié)合為一個(gè)系統(tǒng)的研究越來越多，通過發(fā)送/接受的統(tǒng)一[20]，并成功試驗(yàn)于星間鏈路上。從最早的 于SLR2000衛(wèi)星激光測距機(jī)上成功，LISA系統(tǒng)利距離的探測，同時(shí)完成了通信的功能，在距離為 0.19m，通信速率為 20kbit/s[21]。到了 2013 年，通信一體化，下行數(shù)據(jù)達(dá)到了 622Mbit/s的速率， 2010 年成功試用于 GLOMASS-K衛(wèi)星上的星間激在衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)激光星間鏈路的成功案例，其信度為 3cm，測距范圍有 55000km，測距精度和范圍量要求，只是通信速率由于技術(shù)方面的原因遠(yuǎn)沒是，這個(gè)試驗(yàn)的成功也是俄羅斯在未來 GLONA間鏈路發(fā)展的重要依仗。

國際SLR網(wǎng)

北斗MEO衛(wèi)星激光反射器

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2817796