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近地卫星磁测自主导航算法研究 总被引:8,自引:2,他引:8
地磁场具有较为完善的数学模型,而地磁场矢量是卫星位置的函数,利用三轴磁强计的测量信息即可实现近地卫星的自主导航。本文提出了采用UKF(Unscented Kalman Filter)滤波作为处理磁测自主导航问题的滤波算法。基于unscented变换,UKF滤波算法能够给出更精确的均值和协方差的估计,从而带来更高的精度。本文以地磁场矢量为测量量,进行了数学仿真。仿真结果表明:经UKF滤波后,卫星总的位置误差在1km(3σ)以内。通过比较可知,该方法比传统的扩展Kalman滤波(EKF)有更好的收敛性和更高的精度。 相似文献
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确定编队卫星相对轨道的容错UKF方法 总被引:1,自引:0,他引:1
针对相对轨道测量设备出现连续野值引起的滤波误差偏大及发散问题,提出了基于残差正交性检测的容错UKF算法.介绍了非线性滤波在相对轨道自差确定中发展历程和容错UKF的原理、滤波算法和计算流程.根据测量设备出现连续成片野值时残差序列服从以野值为均值的正态分布这一特性,提出了基于残差正交性进行野值检测的思路,通过加权一个以残差方差的迹为参数的活化函数,构造在线修正的uKF容错滤波器,抑制野值对新息序列正交性的影响.在STK软件设定两颗卫星的轨道根数,生成相对运动的位置和速度,通过坐标变换,加入正态分布的误差和连续野值,构造卫星问距离、仰角和方位角测量值.根据C-W相对运动方程和空间几何建立状态方程和测量方程,编制基于残差正交性检测的容错IJKF.滤波器的相对轨道确定程序.通过仿真计算,评估了连续野值对常规UKF和容错uKF轨道确定算法的影响,证实了容错UKF算法可以完成对连续野值的检测及在线修正功能,有较强的鲁棒性和稳定性,可以应用于工程实践. 相似文献
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一种基于磁强计的卫星自主导航方法研究 总被引:2,自引:0,他引:2
以地磁场强度矢量的模为观测量,将Unscented卡尔曼滤波(UKF)用于近地卫星的磁测自主导航。给出了包括采样点生成、时间更新和量测更新的滤波模型,以及卫星瞬时轨道根数的计算公式。仿真结果表明,UKF滤波方法优于扩展卡尔曼滤波(EKF),精度更高。 相似文献
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利用UKF的航天器自主导航方法研究 总被引:1,自引:0,他引:1
UKF(Unscented卡尔曼滤波)是一种新型的直接针对非线性系统的滤波方法。用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”为观测量的天文自主导航方法,其状态方程和量测方程都是非线性的,使用以往的EKF(推广卡尔曼滤波)进行导航滤波,需将上述两方程分别线性化,故精度较低。本文提出在航天器天文自主导航系统中采用UKF方法,并从仿真计算结果中看到,导航精度有显著提高。 相似文献
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微小卫星磁测自主导航方法 总被引:11,自引:5,他引:11
本文提出了使用磁测方法实现近地微小卫星自主导航的方法,利用实时地磁场测量数据与根据IGRF计算出的地磁声数据之差作为新息量,使用推广Kalman滤波算法确定卫星的位置和速度。给出了三种导航滤波算法。并使用模拟数据和MAGSTA卫星实测数据进行了仿真研究,证明了方法的有效性和实用性。 相似文献
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光学自主导航方法将成为未来深空探测广泛应用的导航方式。在建立探测器的光学自主导航系统的状态方程和量测方程基础上,针对“深空一号”探测器飞行中采用批处理最小二乘滤波方法存在的不足,提出了基于UKF滤波的光学自主导航方法。仿真结果表明:UKF方法不仅导航精度高,而且需要的导航小行星的数目远少于批处理最小二乘方法所需的数目。 相似文献
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基于联邦UKF算法的月球探测器自主组合导航 总被引:2,自引:0,他引:2
研究了月球探测器在地一月转移轨道阶段的自主导航方法,提出了利用地月位置信息和星光角距测量信息实现探测器自主组合导航的方案。针对导航系统的状态方程非线性的特点,将Unscented卡尔曼滤波算法和信息融合技术相结合,设计了新的联邦滤波器并应用于自主导航系统中。对这种导航方案进行了数值仿真,和传统的联邦滤波算法进行了比较。仿真结果表明,所提出的组合导航方法和联邦滤波算法的导航位置估计精度约为1km,速度估计精度约为0.01m/s,并且具有良好的鲁棒性和容错性能。 相似文献
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利用地磁场测量的小卫星自主导航设计 总被引:2,自引:1,他引:2
地磁场矢量是卫星所在位置的函数 ,通过对地磁场的测量 ,即可实现对近地小卫星的自主导航。本文采用卡尔曼滤波技术设计了小卫星基于地磁场测量的导航方法 ,在采用地磁场模型时选取磁偶极子模型 ,以此使设计算法的计算量大大减少。最后利用数字仿真验证了系统性能。 相似文献
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针对无纬度条件下SINS初始对准问题,提出了一种基于地轴矢量解算的对准方法。在静止基座下,利用陀螺仪敏感地轴矢量,直接建立导航系轴向矢量在载体系的正交投影,解析式确定姿态矩阵;晃动基座条件下,根据惯性系重力矢量观测,构建以地轴矢量为旋转轴的两组等角旋转矢量序列,利用QUEST算法求解旋转四元数实现对地轴矢量的优化解算,并以此建立导航系轴向矢量的载体惯性系投影,最后利用陀螺跟踪载体系相对惯性系的变化,确定载体系相对导航系的姿态关系。静止基座解算实验表明直接解析式对准与传统的解析式对准精度相当,但解算效率得到了提高;晃动基座仿真与船载实验均表明基于四元数的地轴矢量优化解算在精度上要优于三矢量几何解算方法,引入低通滤波环节后,对准精度进一步提高。 相似文献
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V. I. Abrashkin K. E. Voronov I. V. Piyakov Yu. Ya. Puzin V. V. Sazonov N. D. Semkin S. Yu. Chebukov 《Cosmic Research》2016,54(4):296-302
The actual controlled rotational motion of the Foton M-4 satellite is reconstructed for the mode of single-axis solar orientation. The reconstruction was carried out using data of onboard measurements of vectors of angular velocity and the strength of the Earth’s magnetic field. The reconstruction method is based on the reconstruction of the kinematic equations of the rotational motion of a solid body. According to the method, measurement data of both types collected at a certain time interval are processed together. Measurements of the angular velocity are interpolated by piecewise-linear functions, which are substituted in kinematic differential equations for a quaternion that defines the transition from the satellite instrument coordinate system to the inertial coordinate system. The obtained equations represent the kinematic model of the satellite rotational motion. A solution of these equations that approximates the actual motion is derived from the condition of the best (in the sense of the least squares method) match between the measurement data of the strength vector of the Earth’s magnetic field and its calculated values. The described method makes it possible to reconstruct the actual rotational satellite motion using one solution of kinematic equations over time intervals longer than 10 h. The found reconstructions have been used to calculate the residual microaccelerations. 相似文献