一种环火探测器精密同步定位守时方法及系统

摘要

一种环火探测器精密同步定位守时方法及系统，首先输入初始数据，包括模拟的标称轨道和用于滤波初始化的相关参数；进行观测数据模拟，根据脉冲星测量方程模拟脉冲星观测量，该观测量涉及的测量噪声包括钟差，其中钟差由钟差模型模拟；根据环火探测器自主定位和守时的滤波状态方程和观测方程，进行自适应卡尔曼滤波，得到探测器的轨道和钟差。本发明在建立X射线脉冲星观测模型基础上，将观测模型、探测器动力学模型和星载原子钟的钟差模型进行有机结合，同时估算了探测器的位置、速度和钟差参数，在实现钟差校正的同时也削弱了钟差对定位精度的影响，提高了自主定位精度。

主权项

一种环火探测器精密同步定位守时方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，输入初始数据，包括模拟的标称轨道和用于滤波初始化的相关参数；步骤2，进行观测数据模拟，根据脉冲星测量方程模拟脉冲星观测量，该观测量涉及的测量噪声包括钟差，其中钟差由钟差模型模拟，设导航脉冲星组合中包括p颗脉冲星，环火探测器的位置矢量r＝[x y z]^T、速度矢量v＝[v_x v_y v_z]^T，加速度矢量a＝[a_x a_y a_z]^T，所述脉冲星测量方程如下式，$Z=\left[\begin{array}{c}\Delta t_1\\ .\\ .\\ .\\ \Delta t_i\\ .\\ .\\ .\\ \Delta t_p\end{array}\right]=H·X+\eta$其中，Δt_i表示第i颗脉冲星时延观测量，i的取值为1,2,…,p，p颗脉冲星观测量组成观测向量Z，η为测量噪声，H为观测方程系数矩阵，状态参数X＝[x y z v_x v_y v_z x₁x₂x₃]^T；所述钟差模型如下式，$x_1\left(t_{k+1}\right)=x_1\left(t_k\right)+ϵ·x_2\left(t_k\right)+\frac{{ϵ}^2}{2}·x_3\left(t_k\right)+W\left(t_k\right)$其中，ε为采样间隔，x₁(t_k)、x₂(t_k)和x₃(t_k)分别表示时刻t_k原子钟的钟差、频率漂移和频率漂移变化率，组成了钟差参数[x₁ x₂ x₃]；W(t_k)为时刻t_k相应的系统噪声，x₁(t_k+1)表示时刻t_k+1原子钟的钟差；步骤3，根据环火探测器自主定位和守时的滤波状态方程和观测方程，进行自适应卡尔曼滤波，所述观测方程采用脉冲星测量方程，设时刻t的状态参数X记为X(t)，X(t)的一阶导数为所述滤波状态方程如下，$\stackrel{.}{X}\left(t\right)=F\left(t\right)·X\left(t\right)+W\left(t\right)$其中，W(t)为系统状态噪声矩阵，状态方程系数矩阵F(t)为，$F\left(t\right)=\left[\begin{array}{ccccccccc}0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ \frac{\partial a_x}{\partial x}& \frac{\partial a_x}{\partial y}& \frac{\partial a_x}{\partial z}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ \frac{\partial a_x}{\partial x}& \frac{\partial a_y}{\partial y}& \frac{\partial a_y}{\partial z}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ \frac{\partial a_z}{\partial x}& \frac{\partial a_z}{\partial y}& \frac{\partial a_z}{\partial z}& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$步骤4，输出步骤3所得滤波结果，包括滤波所得探测器的轨道和钟差。