基于GPS的LEO卫星定轨研究

admin · 发表于前天 12:41

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随着航天事业的快速发展，对卫星测控技术提出了更高的要求，伴同在轨卫星数量的增长，地面站的卫星跟踪测控和数据处理的任务也日益繁重。星载实时定轨技术的研究，不但可以有效的减轻地面站的负担，而且提高了卫星的自主生存能力；同时可以实时地为星上各类有效载荷提供高精度的位置速度信息，获得比地面更高的定位精度，有利于提高有效载荷，特别是大型对地观测系统的观测数据质量。基于GPS的低轨LEO卫星定轨技术作为卫星测控的关键技术，卫星利用它可以不依赖地面的支持便可实现自主导航。本文从卫星定轨所需要用到的卫星轨道基础知识入手，介绍了卡尔曼滤波器和扩展卡尔曼滤波器的基本原理和算法，对基于GPS的低轨LEO卫星定轨技术研究进行了阐述。基于GPS的低轨LEO卫星定轨技术采用扩展卡尔曼滤波器，以轨道根数为主作为滤波器的状态量，建立包括地球引力场、大气阻力、光压等摄动力的轨道动力学模型对状态量进行时间更新，以GPS 伪距和伪距变化率作为观测量，建立滤波器观测模型对测量量进行测量更新。经过数学仿真证明该技术可以实现实时滤波和在轨预报功能并且定轨精度优于GPS单点定位方法。在工程化研究中引入高精度函数库以时间和空间换精度的方式解决了字长限制，引入地面的参数采集和数据上注解决了星载软件模型参数的及时更新题目，为工程化实施奠定了良好的基础。

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