含有动力学模型误差的星间测量定轨系统能观性分析  

Observability Analysis for Autonomous Orbit Determination Using Inter-Satellite Measurement with Modelling Errors

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作  者:周博超 李勇 ZHOU Bochao;LI Yong(Qian Xuesen Laboratory of Space Technology,Beijing 100094,China)

机构地区:[1]钱学森空间技术实验室,北京100094

出  处:《空间控制技术与应用》2022年第2期8-17,共10页Aerospace Control and Application

基  金:国家自然科学基金资助项目(61833009);国家重点研发计划变革性技术资助项目(2018YFA0703800)。

摘  要:对于基于星间位置矢量测量的双星系统自主定轨问题,当动力学模型中存在误差时,一个解决途径是将模型误差与运动状态共同构成扩增状态后一同估计.为保证滤波的稳定,就必须对此扩增系统的能观性进行分析.基于非线性系统的局部弱能观性理论,分析并给出了扩增系统中卫星运动状态、动力学模型误差均能观的充要条件,最后通过仿真算例进行了验证.仿真结果显示,当建模误差为常值或慢时变时,采用扩展卡尔曼滤波算法对增广系统的状态估计是有效的.Autonomous orbit determination for a two-satellite system with modelling errors is concerned in this paper.The performance of the autonomous orbit determination system is greatly affected by these errors in the dynamic model.One way to deal with these errors is treating them as unknown biases and estimating them with dynamic states together.Based on k-order local weak observability theory,sufficient and necessary conditions of k-order local weak observability are mathematically proved for the orbit determination system with modelling errors.The Extended Kalman Filter is applied to estimate the orbital states and systematic errors simultaneously.Simulation results show that the estimation algorithm is effective when the modeling errors are constant or slow time-varying vectors.

关 键 词:轨道确定 模型误差 偏差估计 自主导航 能观性分析 非线性系统 

分 类 号:V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计]

 

参考文献:

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