基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法研究
发布时间：2021-05-23 14:47
编队卫星是近年来兴起的研究领域,其引入计算机拓扑网络的概念,将若干颗卫星按照一定形状组合起来,利用星间链路实现通信与协同工作,共同完成传统卫星所不能实现的任务。由于编队卫星具有成本低、性能好、灵活度高、系统容错性强等优点,该理念一经提出,便受到了国内外航天界的广泛关注;而其在科学实验、深空探测和近地勘测等领域所具有的良好应用潜力,更是吸引了各国科学家的目光。要实现编队卫星的协同工作,首先要确定卫星的状态,因此导航技术是编队卫星必须实现的关键技术之一。传统的相对卫星导航技术大部分是基于GPS或类GPS技术,由于GPS技术具有易受干扰等缺陷,在某些场合下很难完成编队卫星的导航任务。脉冲星能够以非常稳定的周期向宇宙发射脉冲,被誉为自然界的天然灯塔。自半个世纪前被发现后,X射线脉冲星所具有的潜在导航特性便受到科学家的广泛关注。基于X射线脉冲星的自主导航方法适用于深空探测和地球轨道航天器的导航,具有可靠性好、自主性高、适用性广等优点。但仅利用脉冲星辐射信号作为导航信息输入,导航精度不足,不能满足编队卫星控制的需要。本文给出一种编队卫星的脉冲星自主导航方法,其融合X射线脉冲星计时观测和星间基线测量...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 编队飞行的概念和优势
1.1.2 编队飞行的应用
1.1.3 课题研究的意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文工作安排
第二章 脉冲星及其导航的基本知识
2.1 脉冲星的特点
2.1.1 脉冲星的基本物理特性
2.1.2 脉冲星的分类
2.1.3 脉冲轮廓
2.2 时间空间基准
2.2.1 空间系统
2.2.2 时间系统
2.3 X射线脉冲星导航定位基本原理
2.3.1 X射线脉冲星导航的几何原理
2.3.2 X射线脉冲星导航确定轨道参数的基本过程
2.4 X射线脉冲星的脉冲到达时间测量
2.5 X射线脉冲星光子到达时间转换
2.6 本章小结
第三章 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法
3.1 编队卫星基线长度确定方法
3.1.1 基线的定义
3.1.2 基线测量方法及比较
3.2 编队卫星脉冲星导航新方法的数学模型
3.2.1 双星编队的导航模型
3.2.2 三星编队的导航模型
3.3 卫星系统的动力学模型
3.3.1 卫星轨道的表示方法
3.3.2 卫星所受的作用力介绍
3.3.3 卫星的轨道动力学模型
3.4 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法UKF滤波器设计
3.4.1 UT变换
3.4.2 UKF采样策略
3.4.3 UKF滤波方程及其优缺点
3.4.4 双星编队UKF滤波器设计
3.4.5 三星编队UKF滤波器设计
3.5 本章小结
第四章 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法仿真测试
4.1 仿真程序模型结构
4.2 双星编队UKF滤波仿真结果和分析
4.2.1 仿真环境
4.2.2 双星编队脉冲星导航方法的仿真参数设置
4.2.3 双星编队UKF滤波结果
4.3 三星编队UKF滤波仿真结果和分析
4.4 本章小结
第五章 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 前景展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]编队飞行卫星自主相对定轨研究[J]. 宋琛,张俊宝,张蓬蓬. 计算机仿真. 2011(02)
[2]基于非齐次Poisson过程的脉冲星到达信号的最大似然相位估计[J]. 李建勋,柯熙政. 信号处理. 2010(08)
[3]基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量[J]. 谢振华,许录平,倪广仁. 物理学报. 2008(10)
[4]不可思议的脉冲星[J]. 夏雄平. 现代物理知识. 2008(04)
[5]X射线脉冲星导航原理[J]. 帅平,陈绍龙,吴一帆,张春青,李明. 宇航学报. 2007(06)
[6]脉冲星发现40年——爱因斯坦预言引力波的验证[J]. 张承民. 科学. 2007(04)
[7]美国X射线脉冲星导航计划及其启示[J]. 帅平. 国际太空. 2006(07)
[8]小卫星编队飞行的应用模式分析及展望[J]. 闻新,马文弟,周露. 中国航天. 2005(08)
[9]一类非线性滤波器——UKF综述[J]. 潘泉,杨峰,叶亮,梁彦,程咏梅. 控制与决策. 2005(05)
[10]卫星编队飞行技术的进展及建议[J]. 闻新,张伟. 国际太空. 2005(01)
博士论文
[1]编队卫星的星间基线确定方法研究[D]. 刘洋.国防科学技术大学 2007
[2]近地轨道航天器编队飞行控制与应用研究[D]. 孟云鹤.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]X射线脉冲星导航仿真系统硬件设计[D]. 宋林东.西安电子科技大学 2010
本文编号：3202719
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 编队飞行的概念和优势
1.1.2 编队飞行的应用
1.1.3 课题研究的意义
1.2 国内外发展现状
1.3 论文工作安排
第二章 脉冲星及其导航的基本知识
2.1 脉冲星的特点
2.1.1 脉冲星的基本物理特性
2.1.2 脉冲星的分类
2.1.3 脉冲轮廓
2.2 时间空间基准
2.2.1 空间系统
2.2.2 时间系统
2.3 X射线脉冲星导航定位基本原理
2.3.1 X射线脉冲星导航的几何原理
2.3.2 X射线脉冲星导航确定轨道参数的基本过程
2.4 X射线脉冲星的脉冲到达时间测量
2.5 X射线脉冲星光子到达时间转换
2.6 本章小结
第三章 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法
3.1 编队卫星基线长度确定方法
3.1.1 基线的定义
3.1.2 基线测量方法及比较
3.2 编队卫星脉冲星导航新方法的数学模型
3.2.1 双星编队的导航模型
3.2.2 三星编队的导航模型
3.3 卫星系统的动力学模型
3.3.1 卫星轨道的表示方法
3.3.2 卫星所受的作用力介绍
3.3.3 卫星的轨道动力学模型
3.4 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法UKF滤波器设计
3.4.1 UT变换
3.4.2 UKF采样策略
3.4.3 UKF滤波方程及其优缺点
3.4.4 双星编队UKF滤波器设计
3.4.5 三星编队UKF滤波器设计
3.5 本章小结
第四章 基于脉冲星/基线信息的编队卫星导航方法仿真测试
4.1 仿真程序模型结构
4.2 双星编队UKF滤波仿真结果和分析
4.2.1 仿真环境
4.2.2 双星编队脉冲星导航方法的仿真参数设置
4.2.3 双星编队UKF滤波结果
4.3 三星编队UKF滤波仿真结果和分析
4.4 本章小结
第五章 结束语
5.1 论文工作总结
5.2 前景展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]编队飞行卫星自主相对定轨研究[J]. 宋琛,张俊宝,张蓬蓬. 计算机仿真. 2011(02)
[2]基于非齐次Poisson过程的脉冲星到达信号的最大似然相位估计[J]. 李建勋,柯熙政. 信号处理. 2010(08)
[3]基于双谱的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量[J]. 谢振华,许录平,倪广仁. 物理学报. 2008(10)
[4]不可思议的脉冲星[J]. 夏雄平. 现代物理知识. 2008(04)
[5]X射线脉冲星导航原理[J]. 帅平,陈绍龙,吴一帆,张春青,李明. 宇航学报. 2007(06)
[6]脉冲星发现40年——爱因斯坦预言引力波的验证[J]. 张承民. 科学. 2007(04)
[7]美国X射线脉冲星导航计划及其启示[J]. 帅平. 国际太空. 2006(07)
[8]小卫星编队飞行的应用模式分析及展望[J]. 闻新,马文弟,周露. 中国航天. 2005(08)
[9]一类非线性滤波器——UKF综述[J]. 潘泉,杨峰,叶亮,梁彦,程咏梅. 控制与决策. 2005(05)
[10]卫星编队飞行技术的进展及建议[J]. 闻新,张伟. 国际太空. 2005(01)
博士论文
[1]编队卫星的星间基线确定方法研究[D]. 刘洋.国防科学技术大学 2007
[2]近地轨道航天器编队飞行控制与应用研究[D]. 孟云鹤.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]X射线脉冲星导航仿真系统硬件设计[D]. 宋林东.西安电子科技大学 2010
本文编号：3202719
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