[發(fā)明專利]一種事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211436589.0
• 申請(qǐng)日: 2022-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN115773754A
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒恒光;周鈉;張磊;任軍強(qiáng);楊凌軒;陳特;高梓賀;史大威;侯麗君;董宜煊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G01C21/20
• 分類號(hào): G01C21/20;G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 楊春穎

1.一種事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，包括：

航天器軌道系統(tǒng)模塊，用于建立航天器沿軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程；

事件觸發(fā)模塊，用于對(duì)是否滿足事件觸發(fā)條件進(jìn)行判定，根據(jù)判定結(jié)果，確定是否將當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息傳輸至無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊；

無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊，用于根據(jù)航天器沿軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程，結(jié)合事件觸發(fā)模塊傳輸來的當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息，進(jìn)行當(dāng)前時(shí)刻的軌道估計(jì)，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的軌道估計(jì)結(jié)果，判斷當(dāng)前軌道是否偏離航天器預(yù)定軌道。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊在根據(jù)航天器沿軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程，結(jié)合事件觸發(fā)模塊傳輸來的當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息，進(jìn)行當(dāng)前時(shí)刻的軌道估計(jì)時(shí)，包括：

根據(jù)航天器沿軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程，利用上一時(shí)刻的軌道估計(jì)狀態(tài)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的軌道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到當(dāng)前時(shí)刻的軌道狀態(tài)的預(yù)測(cè)值；

當(dāng)滿足事件觸發(fā)條件，從事件觸發(fā)模塊獲取到當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息時(shí)，從當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息中獲取得到當(dāng)前時(shí)刻的軌道狀態(tài)的測(cè)量值，并使用當(dāng)前時(shí)刻的軌道狀態(tài)的測(cè)量值對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的軌道狀態(tài)的預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正，得到最終的軌道狀態(tài)估計(jì)值并輸出；

當(dāng)不滿足事件觸發(fā)條件，未從事件觸發(fā)模塊獲取到當(dāng)前時(shí)刻的地面站測(cè)量信息時(shí)，根據(jù)歷史時(shí)刻的軌道狀態(tài)的測(cè)量值，對(duì)下一時(shí)刻的軌道狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊，還用于：在確定當(dāng)前軌道偏離航天器預(yù)定軌道時(shí)，發(fā)出指令信號(hào)，使星上設(shè)備按指令動(dòng)作。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，航天器沿軌道運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程表示如下：

y_t＝h(x_t)+v_t

其中，系統(tǒng)狀態(tài)x_t包含航天器位置向量r＝[r_x r_y r_z]和速度向量v＝[v_x v_y v_z]；函數(shù)f(·)用來描述航天器軌道系統(tǒng)狀態(tài)模型；h(x_t)表示測(cè)量過程函數(shù)，由地面站測(cè)量的方位、仰角以及范圍確定。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，對(duì)于f(x_t)，有：

其中，μ為地球引力常數(shù)，J₂為J₂攝動(dòng)，r＝||r||表示航天器到中心天體的距離，R_e為地球赤道半徑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的事件觸發(fā)無跡卡爾曼濾波航天器軌道估計(jì)器，其特征在于，事件觸發(fā)模塊，用于：

基于如下式(1)對(duì)是否滿足事件觸發(fā)條件進(jìn)行判定：

其中，表示k時(shí)刻傳感器i的測(cè)量信息，表示傳感器i上一次的測(cè)量信息；δⁱ表示傳感器i對(duì)應(yīng)的觸發(fā)閾值；

地面站測(cè)量信息包括：若干個(gè)傳感器測(cè)量得到的測(cè)量信息即M表示傳感器的數(shù)量；

當(dāng)時(shí)，傳感器i的測(cè)量信息為此時(shí)，將傳感器i的測(cè)量信息傳輸至無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊；

當(dāng)時(shí)，傳感器i的測(cè)量信息為此時(shí)，沒有新的測(cè)量信息傳輸至無跡卡爾曼濾波估計(jì)模塊。