多普勒差分测速模型及与X射线脉冲星组合导航的方法

摘要

本发明公开了一种多普勒差分测速模型及与X射线脉冲星组合导航的方法，其多普勒差分测速模型为Y^s(t)＝h^s(X,t)+ω_v，其中，ω_v为多普勒测量噪声，Y^s和h^s分别表示测量值和测量方程，Y^s＝v_D2－v_D1，组合导航的方法包括以下步骤：步骤1：建立深空探测器的轨道动力学模型；步骤2：建立X射线脉冲星导航测距模型；步骤3：建立多普勒差分测速模型；步骤4：利用扩展卡尔曼滤波器滤波。本发明与现有技术相比的优点在于：(1)与现有脉冲星/多普勒组合导航方法相比，本发明在不稳定的太阳光谱下仍能正常稳定工作；(2)与脉冲星导航方法和多普勒导航方法相比，本发明充分利用了多种导航信息，具有完全可观测性，能提供更高精度的定位信息。

主权项

一种多普勒差分测速模型，其特征在于：首先假设深空探测器在t₁时刻和t时刻的位置分别为r₁和r，火星在t₁时刻的位置和速度分别为r_M和v_M，深空探测器上搭载两个光谱仪，第一光谱仪在t₁时刻测量太阳直射光的光谱频移，第二光谱仪在t时刻测量火星反射太阳光的光谱频移，且t₁和t的关系如下所示：$t-t_1=\frac{|r-r_M|+\left|r_M\right|-\left|r\right|}{c}$    (式壹)其中，c为光速；基于上述假设，多普勒差分测速模型的建立包括以下步骤：步骤A1：在t₁时刻之前，根据t和式壹确定t₁的值；步骤A2：在t₁时刻，利用第一光谱仪获取太阳径向上的多普勒速度v_D1；在t时刻，利用第二光谱仪获取火星径向上的多普勒速度v_D2；步骤A3：建立多普勒差分测速模型：Y^s(t)＝h^s(X,t)+ω_v    (式贰)其中，ω_v为多普勒测量噪声，Y^s和h^s分别表示测量值和测量方程，Y^s＝v_D2－v_D1，$h^s(X,t)=\frac{(r-r_M)·(v-v_M)}{|r-r_M|}-\frac{r_1·v_1}{\left|r_1\right|}.$