一种优化PDOP值链路的GEO卫星星间自主定轨方法

摘要

地球静止轨道(GEO)卫星由于独特的高轨和静地特性,在通信、气象、侦察、导航定位、授时、跟踪与数据中继以及科学研究等方面发挥着越来越重要的作用,地球静止轨道卫星的自主定轨技术已经成为我国迫切需要发展的航天新技术之一.针对利用星地观测数据对GEO卫星实现定轨存在观测几何差的问题,本文提出了一种基于优化PDOP值星间链路的GEO卫星自主定轨方法.首先,基于建立的仿真场景分析了MEO卫星与GEO卫星所建链路的PDOP值的变化趋势;然后,以PDOP值为评价指标进行了链路择优,得到了一组较优的建链方案;最后,设计了基于扩展卡尔曼滤波的GEO自主定轨算法,分析了上述建链方案在不同噪声条件下的定轨性能.结果表明:仿真计算7天,考虑观测随机噪声误差和GEO轨道初始位置误差时,利用星间链路观测数据对GEO进行定轨解算的定轨精度比利用星地链路观测数据进行定轨解算的精度提高了3倍;作为基准的MEO卫星引入R(径向)、T(横向)和N(轨道面正法向)三个方向误差幅度分别为1m、5m、5m时,GEO卫星x、y、z三个方向上的定轨精度均在4m以内.