基于导航信号的高轨卫星自主定轨方法研究

【摘要】：卫星定轨系统可以分为两类:地基跟踪系统和天基跟踪系统。地基跟踪系统有S波段系统、激光跟踪系统等。目前我国的航天测控网仍然以地基系统为基础,而随着航天测控任务要求的不断提高和我国导航卫星系统的不断发展,其暴露出一些不足,星载导航卫星定轨将日益发展成为对航天器进行测控跟踪的重要手段。随着我国COMPASS卫星导航系统的建立,我国在星载卫星导航系统定轨方面的要求将非常迫切,所以本文以星载COMPASS接收机的高轨卫星定轨作为研究对象,以基本的星载导航卫星系统定轨理论为基础,探讨新理论、新方法在该领域的应用。本文首先给出了导航卫星与高轨卫星间的可见性算法原理和星间观测模型,然后仿真分析了高轨卫星对导航星的可见性,空间位置精度衰减因子值的分布情况,基于信号接收能力方面的考虑,本文接着分析了高轨卫星的动态特性,最后给出了利用扩展卡尔曼滤波的定轨结果。仿真分析表明:当高轨卫星轨道高度大于导航星时,一般可观测到0～3颗,很少能观测到4颗以上的导航星。其PDOP值均保持在1～6之间,高轨卫星的位置滤波精度在米级,速度滤波精度在mm/s量级,可见该方法可以用于高轨卫星高精度的自主轨道确定。