天文多普勒差分導(dǎo)航能夠極大地抑制太陽(yáng)光譜不穩(wěn)定性造成的速度誤差。但是,太陽(yáng)自轉(zhuǎn)會(huì)給天文多普勒差分測(cè)量帶來(lái)一個(gè)微小慢變偏差,進(jìn)而導(dǎo)致導(dǎo)航濾波器發(fā)散。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種能同時(shí)抵抗太陽(yáng)自轉(zhuǎn)和光譜不穩(wěn)定性的天文多普勒差分方法。該方法建立了太陽(yáng)自轉(zhuǎn)造成的速度差分偏差模型,并將其引入到多普勒差分測(cè)量模型中。由于天文多普勒導(dǎo)航無(wú)法單獨(dú)工作,需將其與X射線(xiàn)脈沖星導(dǎo)航進(jìn)行組合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該組合導(dǎo)航方法不受太陽(yáng)自轉(zhuǎn)和光譜不穩(wěn)定性的影響,能夠在深空探測(cè)捕獲段提供高精度導(dǎo)航信息。 

【文章來(lái)源】：飛控與探測(cè). 2020,3(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

天文多普勒差分測(cè)量基本原理

分析太陽(yáng)自轉(zhuǎn)干擾對(duì)CDD-SR/SI和CDD-SI的影響。圖2給出了二者的性能比較。從圖2可以看出，CDD-SR/SI能較好收斂，而CDD-SI則發(fā)散。究其原因，太陽(yáng)自轉(zhuǎn)造成的速度差分偏差到達(dá)了1(m/s）量級(jí)，遠(yuǎn)大于噪聲水平。CDD-SR/SI補(bǔ)償了該速度差分偏差，而CDD-SI則沒(méi)有。這表明CDD-SR/SI所采取的方法是有效的。本文對(duì)CDD-SI參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也可使其收斂。太陽(yáng)自轉(zhuǎn)造成的速度差分偏差也可視為干擾。加大測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣也是一種解決方案。通過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)，本文發(fā)現(xiàn)當(dāng)測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣中的速度噪聲分量設(shè)為100m/s時(shí)，CDD-SI能收斂，且能提供較高導(dǎo)航精度。圖3給出了優(yōu)化后二者的性能比較。表2給出了這兩種導(dǎo)航方法的比較。從中可以看出，與CDD-SI相比，CDD-SR/SI的定位和定速精度分別提高了34%和57%。這表明，即使優(yōu)化CDD-SI參數(shù)，也無(wú)法使其達(dá)到CDD-SR/SI的高精度。從以上結(jié)果可以看出，CDD-SR/SI有效抑制了太陽(yáng)自轉(zhuǎn)和太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的影響，能提供高精度定位和定速信息。

本文對(duì)CDD-SI參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，也可使其收斂。太陽(yáng)自轉(zhuǎn)造成的速度差分偏差也可視為干擾。加大測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣也是一種解決方案。通過(guò)大量仿真實(shí)驗(yàn)，本文發(fā)現(xiàn)當(dāng)測(cè)量噪聲協(xié)方差矩陣中的速度噪聲分量設(shè)為100m/s時(shí)，CDD-SI能收斂，且能提供較高導(dǎo)航精度。圖3給出了優(yōu)化后二者的性能比較。表2給出了這兩種導(dǎo)航方法的比較。從中可以看出，與CDD-SI相比，CDD-SR/SI的定位和定速精度分別提高了34%和57%。這表明，即使優(yōu)化CDD-SI參數(shù)，也無(wú)法使其達(dá)到CDD-SR/SI的高精度。從以上結(jié)果可以看出，CDD-SR/SI有效抑制了太陽(yáng)自轉(zhuǎn)和太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的影響，能提供高精度定位和定速信息。對(duì)于測(cè)速系統(tǒng)而言，光譜儀噪聲和太陽(yáng)活動(dòng)有影響。本文分析了二者對(duì)CDD-SR/SI的影響。表3給出了在不同光譜儀噪聲和太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度下的仿真結(jié)果。隨著光譜儀噪聲和太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度的增大，CDD-SR/SI性能均有所下降，但下降幅度較小。若采用全日面積分，太陽(yáng)活動(dòng)造成的速度測(cè)量誤差約為2(m/s)[21]。目前，光譜儀測(cè)速噪聲水平在0.01(m/s)～1(m/s）。在本文給出的極端條件下，CDD-SR/SI仍能保持較高精度。在儀器噪聲和太陽(yáng)活動(dòng)強(qiáng)度分別增長(zhǎng)1000倍和100倍的情況下，CDD-SR/SI的定位和定速誤差僅分別增長(zhǎng)了60%和140%。以上結(jié)果表明CDD-SR/SI對(duì)光譜儀噪聲和太陽(yáng)活動(dòng)有較強(qiáng)的魯棒性。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3400115