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导航星座的任务重构技术研究

宇航学报 2012年第11期33卷 1611-1616页

作者：李晶余培军白剑刘建平西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室西安710043 西北工业大学西安710072

以COMPASS卫星导航星座为对象,研究了导航任务的重构技术。首先,对COMPASS卫星导航星座的主要性能进行了分析和仿真;其次,分析了星座中部分卫星失效后对导航性能的影响;最后,提出了分别利用在轨运行的高、中、低轨卫星及临近空间飞行器... 详细信息

以COMPASS卫星导航星座为对象,研究了导航任务的重构技术。首先,对COMPASS卫星导航星座的主要性能进行了分析和仿真;其次,分析了星座中部分卫星失效后对导航性能的影响;最后,提出了分别利用在轨运行的高、中、低轨卫星及临近空间飞行器进行任务重构的方法,并对重构后的导航性能进行了仿真。仿真结果表明:提出的任务重构方法对于保证导航星座的正常运行是有效的。同时,对于研究飞行器应急测控技术具有借鉴意义。

关键词：导航星座任务重构临近空间飞行器快速响应测控伪卫星

导航星座整网自主定轨的动力学短弧段伪逆平差法

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宇航学报 2018年第8期39卷 863-869页

作者：李灏霖王玲黄文德周一帆湖南大学电气与信息工程学院长沙410012 国防科技大学机电工程与自动化学院长沙410073 中国科学院上海天文台上海200030

针对传统静态自由网平差进行自主定轨存在的秩亏问题,提出一种卫星动力学短弧段定轨和自由网伪逆平差理论相结合的自主定轨算法。该算法以导航星座星间链路(ISL)双向测距为基础,利用伪逆平差法,解决整网位置解算起算数据不足带来的秩亏... 详细信息

针对传统静态自由网平差进行自主定轨存在的秩亏问题,提出一种卫星动力学短弧段定轨和自由网伪逆平差理论相结合的自主定轨算法。该算法以导航星座星间链路(ISL)双向测距为基础,利用伪逆平差法,解决整网位置解算起算数据不足带来的秩亏问题;同时,利用轨道动力学建立不同历元之间状态转移关系,解决单历元平差无法对速度分量进行有效估计的问题。仿真结果表明,自主运行90天,平均用户测距精度(URE)小于1 m(2σ),优于导航星座自主运行指标要求,验证了本文算法的有效性。

关键词：导航星座自主定轨整网平差动力学伪逆

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导航星座自主导航的时间同步技术

宇航学报 2005年第6期26卷 768-772页

作者：帅平曲广吉中国空间技术研究院总体部北京100094

导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳... 详细信息

导航星座自主导航能够有效地减少地面测控站的布设数量,减少地面站至卫星的信息注入次数,降低系统维持费用,实时监测导航信息的完好性,增强系统的生存能力。卫星时间同步是实现导航星座自主导航的关键技术之一,而星载原子时钟的频率稳定性能直接影响着卫星时间同步精度。本文基于星载原子时钟频率稳定性的Allan方差表达,建立系统状态方程,并以星间双向测量伪距差作为基本观测量,组成系统测量方程。从而,可以设计适用于导航星座卫星时间同步的Kalman滤波算法。系统仿真结果表明:通过滤波处理星间双向测距数据,不断地更新卫星时钟参数,能够实现星座卫星自主高精度时间同步。

关键词：导航星座自丰时间同步星间测距与通信 Kalman滤波系统仿真

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导航星座自主星历更新技术

宇航学报 2006年第2期27卷 187-191页

作者：帅平曲广吉中国空间技术研究院总体设计部北京100094

自主星历更新是导航星座自主导航的关键技术之一,包括卫星轨道精确确定和轨道短时预报两个方面的内容。相比之下,卫星轨道短时外推预报容易实现。因而,本文在系统地论述导航星座自主导航信息处理流程的基础上,重点提出一整套由星间双向... 详细信息

自主星历更新是导航星座自主导航的关键技术之一,包括卫星轨道精确确定和轨道短时预报两个方面的内容。相比之下,卫星轨道短时外推预报容易实现。因而,本文在系统地论述导航星座自主导航信息处理流程的基础上,重点提出一整套由星间双向伪距和测量方程、卫星受摄轨道系统状态方程、以及协方差匹配自适应Kalman滤波组成的卫星自主轨道确定算法。仿真结果表明:利用星载Kalman滤波器处理星间双向测量数据,卫星自主轨道确定精度和用户测距精度可以分别达到5.40m、1.86m,能够满足用户高精度导航应用需求。初步证明导航星座自主导航信息处理流程及其星历更新算法的合理性和可行性。

关键词：导航星座自主星历更新自适应Kalman滤波系统仿真

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导航星座星间链路信号自适应捕获方法

系统工程与电子技术 2015年第1期37卷 12-16页

作者：李献斌王跃科周永彬国防科学技术大学机电工程与自动化学院湖南长沙410073

针对导航星座星间链路信号动态特性和工作特点,提出了一种基于星历辅助的自适应捕获方法。该方法利用导航卫星自有的导航电文对接收信号到达时延、多普勒频移和信噪比进行估计,根据估计结果自适应调整信号捕获的搜索范围、非相干累加次... 详细信息

针对导航星座星间链路信号动态特性和工作特点,提出了一种基于星历辅助的自适应捕获方法。该方法利用导航卫星自有的导航电文对接收信号到达时延、多普勒频移和信噪比进行估计,根据估计结果自适应调整信号捕获的搜索范围、非相干累加次数和判决门限,以减少捕获时间、提高捕获性能。给出了自适应捕获的设计思路和流程,并结合全球定位系统真实轨道数据进行了仿真。仿真结果进一步证明了所提方法的有效性。

关键词：导航星座星间链路自适应捕获导航电文

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地月平动点导航星座的概要设计与性能分析

物理学报 2014年第24期63卷 409-419页

作者：孟云鹤陈琪锋国防科技大学航天科学与工程学院长沙410073

研究应用地月平动点轨道的深空导航星座的概要设计问题.首先,建立三体平动点动力学模型,给出计算平动点周期轨道族的微分校正算法,并介绍周期轨道的稳定性因子概念;然后,定义有效覆盖概念,分析实现有效覆盖的平动点导航星座的相关要素,... 详细信息

研究应用地月平动点轨道的深空导航星座的概要设计问题.首先,建立三体平动点动力学模型,给出计算平动点周期轨道族的微分校正算法,并介绍周期轨道的稳定性因子概念;然后,定义有效覆盖概念,分析实现有效覆盖的平动点导航星座的相关要素,给出设计步骤;在此基础上,分别从轨道选择、空间覆盖率、几何精度衰减因子、导航信号传输、导航精度等角度,对平动点导航星座进行设计、分析与估算,以全球定位系统为参照,通过综合对比分析,全面论证平动点导航星座的可行性,并给出技术指标与性能.研究表明:采用所设计的地月L3平动点Vertical轨道的5星星座可为地月空间各种飞行器提供有效覆盖的导航服务,在不考虑星座卫星等误差因素情况下,导航精度可优于10 m,并可随导航卫星数目增加而进一步提高.

关键词：平动点导航星座概要设计性能分析

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导航星座星间星地一体化数据交互技术研究

中国空间科学技术 2021年第1期41卷 106-112页

作者：王琦顾亚楠汪勃北京跟踪与通信技术研究所北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094

导航星座时分轮询建链体制星间链路与非时分固定建链体制传统星地链路,数据交互机制区别显著,不利于导航星座与地面联合数据交互的高效实现。提出利用与星间链路信号体制一致的星地链路,将星间链路范围扩展至地面,以少量的地面站资源和... 详细信息

导航星座时分轮询建链体制星间链路与非时分固定建链体制传统星地链路,数据交互机制区别显著,不利于导航星座与地面联合数据交互的高效实现。提出利用与星间链路信号体制一致的星地链路,将星间链路范围扩展至地面,以少量的地面站资源和统一的网络规划,实现星间、星地链路数据传输处理机制统一化以及网络资源调度管理一体化的方法,可支持全球导航系统星-星-地数据的高效精准交互。制定了地面节点设计部署方案和星-星-地一体化资源调度方案;指出一体化网络拓扑规划的核心是境内卫星的建链目标分配,并给出境内卫星建链目标的优化排序方法和排序优先级策略;以最短路径路由方式为代表,定义了按照时间前向搜索传输路径的路由规划方法。通信性能仿真结果表明,相比于使用传统固定建链体制的星地链路,该方式下进行导航星座与地面数据交互的前向接入数据容量和传输时延等性能有明显提升。

关键词：导航星座星间链路时分轮询建链一体化网络精准交互

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导航星座长期自主定轨半物理仿真系统研究

系统仿真学报 2013年第5期25卷 950-956页

作者：易航徐波高有涛南京航空航天大学航天学院南京210016 计量与校准技术重点实验室北京100854 南京大学天文与空间科学学院南京210093

进行导航星座长期自主定轨物理实验研究不仅难度大,周期长,而且成本昂贵。为更好的评估基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨方案,利用星模拟器及星敏感器设计了基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨半物理仿真系统。与... 详细信息

进行导航星座长期自主定轨物理实验研究不仅难度大,周期长,而且成本昂贵。为更好的评估基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨方案,利用星模拟器及星敏感器设计了基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨半物理仿真系统。与单纯数值仿真相比,更为准确和可靠地模拟了星间定向观测信息及其误差特性,可以对基于星间定向观测信息的导航星座长期自主定轨方案进行更加真实有效的评估。最后利用本系统对基于传统EKF滤波算法的导航星座长期自主定轨方案进行了仿真验证。

关键词：导航星座自主定轨半物理仿真星间定向观测

基于无迹卡尔曼滤波的导航星座并行式自主定轨

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上海交通大学学报 2011年第3期45卷 433-438页

作者：赵小鲂刘升刚韩潮北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对卫星轨道动力学模型的高度非线性及星座自主定轨的高精度需求,基于星间双向测距观测信息,提出了采用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)作为星载算法的导航星座并行式自主定轨方案,并且给出了UKF算法中可见星先验信息引... 详细信息

针对卫星轨道动力学模型的高度非线性及星座自主定轨的高精度需求,基于星间双向测距观测信息,提出了采用无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)作为星载算法的导航星座并行式自主定轨方案,并且给出了UKF算法中可见星先验信息引入的额外方差矩阵,以保证滤波的稳定性.仿真结果表明,该方案可以实现星座的长期自主定轨并维持一定精度.

关键词：导航星座自主定轨无迹卡尔曼滤波额外方差