鹊桥中继星-北斗导航卫星的单链路星间自主定轨

摘要

星间链路ISL(Inter-Satellite Link)测距测速是导航星座自主定轨的主要数据来源.当星座仅涉及传统二体问题意义下的卫星时,ISL定轨是秩亏的.若引进地月系平动点轨道飞行器,则有望解决扩展星座的自主定轨.本文探讨了联合嫦娥四号的"鹊桥"中继卫星与北斗导航星座的自主联合定轨方法.分别构建了"鹊桥"与北斗混合星座中3类轨道卫星的星间测距单链路,数值分析表明,引入"鹊桥"卫星的定轨法矩阵的条件数约减小3个数量级,大大削弱了法矩阵的病态性.EKF自主定轨的滤波收敛后,除GEO的Z分量外,3类北斗卫星的自主定轨结果均可将初轨误差减小50％,但"鹊桥"中继星的轨道改进程度不如北斗卫星.若以"鹊桥"作为空间基准仅解算北斗导航卫星轨道,GEO定轨精度可达m级.仿真结果可为北斗导航星座星间链路的拓展应用提供一种新思路.