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轨道机动航天器的SINS/GPS组合导航系统算法研究

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轨道机动航天器的SINS/GPS组合导航系统算法研究

作者：廖鹤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近年来,交会对接、空间攻防、星际探测成为航天研究的热点,长时间、大范围的轨道机动成为必然。因此,实现空间机动目标的自主导航,并要求其自主性强、抗干扰、可靠性高,成本低是面向我国航天控制发展的实际提出的挑战性新课题。SINS导... 详细信息

近年来,交会对接、空间攻防、星际探测成为航天研究的热点,长时间、大范围的轨道机动成为必然。因此,实现空间机动目标的自主导航,并要求其自主性强、抗干扰、可靠性高,成本低是面向我国航天控制发展的实际提出的挑战性新课题。SINS导航系统和GPS导航系统各有优缺点,但在误差传播特性上正好是互补的,前者长期稳定性差,但短期稳定性好。所以采用组合导航技术将这两个子导航系统有机地组合起来,克服各自的缺点,互相取长补短,能够实现轨道机动航天器的实时、高精度的导航定位。对于轨道机动航天器而言,以地理坐标系或地固坐标系为导航坐标系的SINS系统模型并不适用,其导航参数应该是在地心惯性坐标系下的。针对这种情况,本文采用基于地心惯性坐标系的SINS系统,并建立了系统在地心惯性坐标系下的位置、速度、姿态误差传播方程。将误差传播方程与C/A码GPS接收机的误差方程组合,建立起轨道机动航天器的SINS/GPS组合导航系统模型,利用集中式卡尔曼滤波进行优化处理,并通过数学仿真验证该组合导航算法的可行性。建立的组合导航模型的状态变量为48维,计算速度慢。利用奇异值分解法进行可观测性/可观测度分析,降维,并对降维后的组合导航系统进行数学仿真,与降维前的仿真结果相比较来验证可观测性/可观测度结果的正确性以及降维后的组合导航系统方案的可行性。

关键词：轨道机动地心惯性坐标系 SINS/GPS 卡尔曼滤波可观测性/可观测度

适于卫星自主定轨的SINS/GPS组合导航系统

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中国惯性技术学报 2007年第6期15卷 664-666,672页

作者：廖鹤林晓辉郭峰哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

SINS/GPS组合导航系统能够实现在高动态和强电干扰的环境下实时、高精度的导航定位,为卫星的自主定轨提供了一种切实可行的方法。通常的SINS/GPS组合导航算法都是在地理坐标系下建立的。针对卫星的特点,着重研究了基于地心惯性坐标系,... 详细信息

SINS/GPS组合导航系统能够实现在高动态和强电干扰的环境下实时、高精度的导航定位,为卫星的自主定轨提供了一种切实可行的方法。通常的SINS/GPS组合导航算法都是在地理坐标系下建立的。针对卫星的特点,着重研究了基于地心惯性坐标系,位置、速度组合模式的SINS/GPS组合导航算法,建立了该坐标系下组合导航系统的状态方程和量测方程,并进行了相关数学仿真验证。仿真结果表明,该SINS/GPS组合导航系统能较准确地给出卫星的位置、速度信息,适于卫星的自主定轨。

关键词：自主定轨 SINS/GPS 地理坐标系地心惯性坐标系

GNSS载波多普勒频移计算、分析及实验验证

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计算机测量与控制 2016年第5期24卷 270-273,283页

作者：杨茜秦红磊北京航空航天大学北京100191

全球卫星导航系统信号处理中,多普勒频移至关重要;文章对地心惯性坐标系下载波多普勒频移最大值计算进行了研究,其推导中没有考虑地球自转速度和地面用户位置的影响;文章针对这个问题进行分析,通过建立卫星和用户位置和速度之间的立体... 详细信息

全球卫星导航系统信号处理中,多普勒频移至关重要;文章对地心惯性坐标系下载波多普勒频移最大值计算进行了研究,其推导中没有考虑地球自转速度和地面用户位置的影响;文章针对这个问题进行分析,通过建立卫星和用户位置和速度之间的立体几何模型,提出了地心地固坐标系下任意用户位置载波多普勒频移最大值的精确计算方法;同时针对多普勒频移计算问题,通过构建卫星与用户之间的距离向量,提出了基于精密星历的任意用户位置载波多普勒频移计算方法;最后使用GNSS仿真数据和实测数据进行验证,两种方法的计算结果均和实验结果相符合;两种薪方法能够解决地心地固坐标系下特定位置处的多普勒频移最大值和特定位置处载波多普勒频移的计算问题。

关键词：全球导航卫星系统多普勒频移地心惯性坐标系地心地固坐标系最大值

轨道机动航天器SINS/GPS自主组合导航算法

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哈尔滨商业大学学报（自然科学版） 2010年第4期26卷 467-471,482页

作者：彭承明韩毅廖鹤舒嵘南昌航空大学南昌330036 航天东方红卫星有限公司北京100094 哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

为了实现空间机动目标的自主导航,提出了一种基于地心惯性坐标系的轨道机动航天器SINS/GPS自主组合导航算法.首先分析了轨道机动航天器的特点,选取地心惯性坐标系作为导航坐标系.然后建立了导航滤波器的状态方程以及量测方程,其中考虑了... 详细信息

为了实现空间机动目标的自主导航,提出了一种基于地心惯性坐标系的轨道机动航天器SINS/GPS自主组合导航算法.首先分析了轨道机动航天器的特点,选取地心惯性坐标系作为导航坐标系.然后建立了导航滤波器的状态方程以及量测方程,其中考虑了SINS系统平台失准角、加速度计误差、陀螺仪误差和加速度计的安装位置和航天器质心之间偏差的影响.最后进行了相关的数学仿真验证,仿真结果表明,该算法可以较准确地给出位置和速度导航信息.

关键词：自主导航地心惯性坐标系轨道机动航天器 SINS/GPS