發(fā)布時間：2022-01-26 00:00

　　為了保證大型導航星座在有限的星載運算能力和通信能力下,具備自主運行能力并提供精準位置參考信息,對基于分層結構的星座分布式自主定軌的信息融合方法展開了研究。以地月衛(wèi)星聯合星座作為研究對象,將簡單凸組合法、協(xié)方差交叉融合法以及在線性最小方差意義下的矩陣加權法和標量加權法等方法應用于子濾波器估計的融合中,對各種融合方法的性能進行了對比分析。仿真結果顯示,在采用方差放大技術去相關設計星座分布式自主定軌算法基礎上,采用簡單凸組合法、矩陣加權法和標量加權法3種融合方法的定軌精度較高,與集中式濾波精度相當,其中標量加權法的計算代價最低;而協(xié)方差交叉融合法由于難以準確確定最優(yōu)系數,其精度低于其他3種方法。 

【文章來源】：北京航空航天大學學報. 2020,46(07)北大核心EICSCD

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

拉格朗日衛(wèi)星與全球導航衛(wèi)星測距示意圖

考慮受到衛(wèi)星計算能力和存儲量的限制,本文采用分層式結構設計星座自主定軌濾波器[16]。GNSS星座由采用Walker 24/3/2結構的中軌道地球衛(wèi)星(Medium Earth Orbit,MEO)構成,其分布示意圖如圖2所示。在構建子濾波器時,將同一軌道面上相鄰的4顆衛(wèi)星進行組合,且同軌相鄰的2個子濾波器包含2顆相同的衛(wèi)星。同時,每個子濾波器包含2顆拉格朗日衛(wèi)星以保證絕對定位性能。在異軌信息利用方面,可將異軌衛(wèi)星引入子濾波器,對子濾波器進行集中濾波,此時只利用異軌衛(wèi)星的預測狀態(tài);此外,也可只利用異軌衛(wèi)星間的測距信息而不對異軌衛(wèi)星自身狀態(tài)進行估計。本文采用引入異軌衛(wèi)星進行集中濾波的方法,并利用與2顆異軌衛(wèi)星間的星間測距信息提供軌道面外的幾何約束信息,以實現更精準的軌道定位。將各子濾波器得到的局部狀態(tài)估計,經過進一步融合得到星座中各衛(wèi)星的狀態(tài)估計結果。本文設計的分層式結構的子濾波器的組成如表1所示。表1 分層結構的子濾波器構成Table 1 Hierarchical sub-filter structure 子濾波器編號 MEO衛(wèi)星編號 拉格朗日衛(wèi)星編號 異軌測量衛(wèi)星編號 1 1,2,3,4 La, Lb 9,17 2 3,4,5,6 La, Lb 9,17 3 5,6,7,8 La, Lb 9,17 4 7,8,1,2 La, Lb 9,17 5 9,10,11,12 La, Lb 1,17 6 11,12,13,14 La, Lb 1,17 7 13,14,15,16 La, Lb 1,17 8 15,16,9,10 La, Lb 1,17 9 17,18,19,20 La, Lb 1,9 10 19,20,21,22 La, Lb 1,9 11 21,22,23,24 La, Lb 1,9 12 23,24,17,18 La, Lb 1,9

在相同軌道面上,子濾波器之間含有部分公共的衛(wèi)星狀態(tài),如圖3所示,S1～S6、S9～S12為MEO 1～12號衛(wèi)星的狀態(tài),La、Lb代表拉格朗日衛(wèi)星的狀態(tài)。為了提高濾波精度,將其公共狀態(tài)進行融合。由于各個子濾波器中都含有相同的拉格朗日衛(wèi)星,因此對拉格朗日衛(wèi)星狀態(tài)的融合采用基于多傳感的不相關融合方法,本文不作深入討論。而對于所有全球導航衛(wèi)星,它們作為公共衛(wèi)星被包含在同軌相鄰的2個子濾波器中,因此,在確保估計精度的前提下,設計高效實用的融合2個局部狀態(tài)估計的融合方法。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]衛(wèi)星星座分布式協(xié)同定軌方法研究[D]. 戴孟元.國防科學技術大學 2016



本文編號：3609417