[發明專利]基于日地月方位信息的自主導航系統的測量數據模擬方法

有效

• 申請號: 201110441935.X
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102564454A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 黃翔宇;王大軼;李茂登;魏春嶺;何英姿;李果
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種自主導航仿真試驗方法，特別是一種基于日地月一體化敏感器測量信息的數值模擬方法，屬于自主導航技術領域。

背景技術

自主導航技術是指衛星在不依賴地面系統支持的情況下，僅依靠星載測量設備在軌實時地確定衛星的位置和速度，也稱自主軌道確定。對于衛星系統來講，自主導航有利于降低衛星對地面的依賴程度，提高系統生存能力，例如戰時，當地面測控站遭到敵方的破壞和干擾時，仍能完成軌道的確定和保持，這對軍事衛星來講具有非常重要的意義。此外，自主導航還可以有效減輕地面測控站的負擔，降低地面支持成本，從而降低整個航天計劃的研制費用。自主導航是衛星實現自主控制的基本前提和基礎，也是構造星座、天基組網的關鍵技術之一。

美國Microcosm公司研制的MANS自主導航系統，利用專用的一體化敏感器根據日、地、月的在軌測量數據實時確定航天器的軌道和三軸姿態，是完全意義上的自主導航系統(Anthony?J.Autonomous?Space?Navigation?Experiment[C].AIAA?92-1710，1992.和Collins?J?T?and?Conger?R?E.MANS：Autonomous?Navigation?and?Orbit?Control?for?Communication?Satellites[C].AIAA?94-1127-CP，1994.以及Hosken?R?W，Wertz?J?R.Microcosm?autonomous?navigation?system?on-orbit?operation[C].Keystone，Colorado：The?18th?Annual?AAS?Guidance?and?Control?Conference，AAS?95-074，1995.)。由于太陽、地球、月亮是自然天體，其運動規律清楚且容易識別，導航資源不受限制。因此，研究該自主導航技術具有重要的工程應用價值。早在1994年3月美國空軍發射的“空間試驗平臺-D”航天器就搭載該系統進行了在軌飛行試驗(Wertz?J?R.Implementing?autonomous?orbit?control[C].Breckenridge，Colorado：Proceedings?of?the?Annual?AAS?Guidance?and?Control?Conference，AAS?96-004，1996.)。北京控制工程研究所對日地月自主導航系統導航敏感器的特點及系統的導航算法進行了理論分析和研究(李捷，陳義慶.航天器自主導航技術的新進展[J].控制工程，1997，(1)：76～81.)。

但是，由于傳統的基于日地月測量的自主導航算法存在著導航精度低的問題，大大影響和制約了基于日地月測量的自主導航系統的發展和應用(TaiFrank，Noerdlinger?Peter?D.A?Low?Cost?Autonomous?Navigation?System[C].AAS?89-001，1989.和Daniele?Mortari.Moon-Sun?Attitude?Sensor[J].Journal?of?Spacecraft?and?Rockets，1997，34(3)：360～364.以及李季陸，陳義慶，孫承啟.一種MANS自主導航系統的導航精度分析[J].控制工程，1998，(5)：1～6.)。對于這種導航系統來說，

對于基于日地月自主導航系統來說，制約其導航精度的主要因素來源于地心方向和月心方向的確定。而影響地心方向確定的一個重要因素為地球扁率，影響月心方向確定的因素為月相。而這些因素的影響都直接體現在敏感器的脈沖數據上。因此有必要建立日地月導航的仿真系統。但目前的半物理仿真試驗驗證系統還無法模擬地球扁率對日地月一體化敏感器測量的影響；也還無法實現對月亮形狀變化的高精度模擬，因此，有必要研究導航系統的測量原理，對敏感器的脈沖進行模擬，并對導航方法進行仿真驗證，建立基于測量信息的自主導航仿真驗證系統。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有不足，提供了一種日地月自主導航系統的測量數據模擬方法，能夠用于研究導航系統誤差的修正方案，提高日地月自主導航系統的導航性能。

本發明的技術解決方案是：基于日地月方位信息的自主導航系統的測量數據模擬方法，實現如下：

(1)日地月一體化敏感器參考脈沖，參考脈沖t_ref由下式給出：

t_ref＝B_R/ω_rot+kT_s????(1)