一种基于共面星间测向和异面星间测距的星座导航方法

摘要

一种基于共面星间测向和异面星间测距的星座导航方法，针对由多颗卫星构成的星座，在同轨道面相邻卫星之间，通过星相机照相观测的方式进行星间方向测量，通过星间链路进行星间距离测量，同时，在不同轨道面的星座卫星之间建立星间链路，进行星间距离测量；采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法，融合同轨道面星间相对位置测量信息，以及不同轨道面星间距离测量信息，结合轨道动力学方程，对参与导航卫星的位置矢量和速度矢量进行估计。本发明所述方法可用于实现具有较高精度需求的星座卫星自主导航任务，有助于降低卫星对地面测控的依赖程度，增强卫星系统在紧急情况下的自主生存能力。

主权项

一种基于共面星间测向和异面星间测距的星座导航方法，其特征在于步骤如下：(1)选择参与导航的星座卫星的位置矢量和速度矢量，将该两种矢量在地心惯性坐标系的分量作为状态变量；(2)通过安装在星座卫星上的星相机对同轨道面相邻卫星进行照相观测，通过图像处理获取同轨道面卫星的星间方向观测量；(3)通过同轨道面星座卫星之间，以及不同轨道面星座卫星之间的星间链路，通过无线电测距的方法获取星座卫星之间的星间距离观测量；(4)利用扩展卡尔曼滤波算法处理步骤(2)中得到的星座卫星的星间方向观测量和步骤(3)中得到的星间距离观测量，通过滤波解算获得状态变量的估计值，即参与导航的星座卫星的位置矢量和速度矢量的估计值，从而实现基于共面星间测向和异面星间测距的星座卫星自主导航。