时变拓扑卫星集群分布式自主相对导航方法

作     者：李爽 龚翼飞 李克行 刘旭 曹凯 王沙 LI Shuang;GONG Yifei;LI Kehang;LIU Xu;CAO Kai;WANG Sha

作者机构：南京航空航天大学航天学院南京211106 北京控制工程研究所北京100094 

出 版 物：《宇航学报》 (Journal of Astronautics)

年 卷 期：2023年第44卷第1期

页      面：119-131页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0708[理学-地球物理学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0816[工学-测绘科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国空间技术研究院CAST创新基金(CAST-2021-01-02) 空间智能控制国防重点实验室开放基金(2021-JCJQ-LB-010-04) 

主　　题：卫星集群 分布式相对导航 图论 时变拓扑 一致性无迹卡尔曼滤波 

摘      要：针对时变拓扑卫星集群的相对导航需求,提出了基于图论的时变拓扑分布式一致性无迹卡尔曼滤波算法。首先给出了固定拓扑卫星集群的相对运动方程、测角测距测量模型和无迹卡尔曼滤波算法,然后考虑测角失效时相对导航系统不可观或弱可观的问题,结合矢量环一致性约束,构造了一致性无迹卡尔曼滤波算法,以提高系统的可观度;在此基础上,针对时变拓扑卫星集群,以滤波精度为优化指标,在图论的基础上利用Dijkstra算法对卫星集群的时变拓扑结构进行重构,并将重构后的拓扑结构应用于卫星集群相对导航。仿真结果表明所提算法能有效改善不完备测量带来的模糊轨道问题,并且能够实现实时的拓扑重构,以满足时变拓扑星群的相对导航精度要求。