面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法

摘要

本发明公开了一种面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，首先以GEO目标卫星为在轨服务对象，设计两个空间机器人(设为主星和子星)编队飞行构型和轨道参数，然后根据地心惯性坐标系下卫星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；其次提出主星星敏感器观测子星所需满足的理论光照条件和成像条件。计算子星相对主星理论方位角与俯仰角，调整真实星敏感器光轴与理论方向一致，对子星进行真实观测，建立以相对单位方向矢量和距离为观测量的观测方程；最后使用Unscented卡尔曼滤波估计主星相对位置和速度，本发明属于航天导航技术领域，不仅可以为卫星在GEO编队飞行提供高精度导航信息，而且可以为其自主导航系统设计提供参考。

主权项

一种面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于，步骤如下：(1)以GEO目标卫星为在轨服务对象，将两个空间机器人分别设为主星和子星，设计主星和子星编队飞行构型及轨道参数；(2)根据地心惯性坐标系下卫星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；(3)根据计算的主星和子星相对距离，判断子星否满足星敏感器观测距离要求，满足则进入步骤(4)，否则进入步骤(12)；(4)根据解算的太阳、地球和子星三者位置关系，判断子星是否处在太阳光照区，是则进入步骤(5)，否则进入步骤(12)；(5)根据解算的地球、主星和子星三者位置关系，判断地球否进入星敏感器视场，是则进入步骤(6)，否则进入步骤(12)；(6)根据计算的子星可视星等，判断子星可视星等是否小于星敏感器可观测阈值，是则进入步骤(7)，否则进入步骤(12)；(7)根据计算的子星相对主星方向矢量与星敏感器光轴指向夹角，判断子星是否在星敏感器视场范围内，是则进入步骤(8)，否则计算利用万向轴调整星敏感器光轴指向后，继续判断，是则进入步骤(8)，否则进入(12)；(8)根据计算的子星在星敏感器二维像面阵坐标，判断子星是否在星敏感器二维像面阵内，是则进入步骤(9)，否则进入步骤(12)；(9)计算子星相对主星的理论方向矢量和方位角与俯仰角，进入步骤(10)；(10)调整星敏感器真实光轴指向与理论方向一致，对子星进行真实观测，计算子星相对卫星真实方向矢量，建立以单位方向矢量和距离为观测量的观测方程，进入步骤(11)；(11)对所建立的状态方程和观测方程离散化，利用Unscented卡尔曼滤波算法估计卫星位置和速度；(12)结束观测。