论文部分内容阅读
本文主要针对组合导航SINS/GPS系统在卫星中的应用,星间相对导航以及星间差分GPS进行了研究。惯导系统由于其误差具有随时间积累效应,对于短时间内具有较高的导航精度,而不适于长时间工作的特点,因此为了弥补其不足早期各类组合导航算法也就相继产生。最具代表性的是利用Britting和Widnall推导出的误差模型,该模型是基于地理系,考虑到系统误差和传感器误差。对于系统误差的数学模型一般都是采用位置、速度、姿态等作为状态变量建立系统的状态方程。本文对该惯导系统的不足之处进行了分析。为了能有利于卫星等航天器高精度自主导航本文采用1978年由Friedland提出的基于惯性坐标系下的惯性系统误差理论推导出另外一种基于惯性坐标系下的惯性导航系统。并将其与GPS组合形成新的组合导航系统。并对该系统的误差进行了仿真验证。考虑到惯性元件有误差的情况下利用模糊自适应控制不断修正滤波结果,最终达到较好的收敛效果。在卫星的相对导航中Hill方程是比较常用的方法之一,但经典的Hill方程受初始条件的限制,当不满足初始条件时在水平方向上将会出现发散现象。而对于非合作目标要使其每次均能满足初始条件几乎是不可能的。因此本文采用了改进的Hill方程,通过仿真验证了该算法的可行性。尽管如此改进的Hill方程依然不能满足远距离的相对导航,当从星在拦截目标星时,若目标星在拦截过程中发生轨道机动远离主星,这里考虑到在已知从星轨道的前提下利用主从星以及目标星在空间形成的三角关系这一有利条件进行几何法定位的研究,并通过数学仿真对其误差大小进行了分析。这为下一次拦截或继续跟踪提供条件。差分GPS是比较常用的一类定位方法但其应用一般仅局限于地面载体,由于参考站等的限制,对于空间飞行器应用一般很少。这里主要对目前常用的几种差分GPS进行了分析比较,针对本文的情况给出了一套适合于主从星星间差分GPS的方法。