空间武器平台的位姿确定与传递对准

摘要

随着航天技术的高速发展，空间平台正在逐渐成为新的研究方向，而装载武器系统的空间平台可以作为一种重要的武器作战平台，它可以长时间在其待机轨道上运行，并且可以根据作战指令自主灵活地调整自身的运行状态及轨道。空间武器平台系统在接收到作战指令后，需要在较短的时间内完成从启动到发射武器对敌方目标实施军事打击这一过程，这就对空间武器平台系统的位姿确定，敌方目标的轨道确定和传递对准的速度和精度提出了很高的要求。本文将对空间武器平台的关键技术，即空间武器平台的位姿确定技术，在平台上对敌方目标的轨道确定技术以及传递对准方法展开深入的研究。
　　介绍了在空间武器平台的姿态确定中需要用到的坐标系，姿态参数的描述方法，测量仪器的数学模型以及用到的相关算法。在此基础之上，选择高精度的星敏感器和自主性强的陀螺作为姿态确定的仪器，重点分析和研究了基于扩展卡尔曼滤波的空间武器平台的姿态确定算法。根据空间武器平台所处的实际空间环境选择了GPS对空间武器平台进行位置确定。以上完成了空间武器平台的位置和姿态确定。
　　给出了根据位置和速度矢量计算轨道根数的计算公式，详细分析了两种初始轨道确定的方法，即吉布斯三位置矢量定轨法和兰伯特问题的初始轨道确定方法，并对吉布斯三位置矢量定轨法进行误差分析，推导了基于位置误差的六个轨道根数的灵敏度矩阵，给出了轨道根数的误差合成公式。最后对这两种初始轨道确定的方法进行仿真验证，并对位置误差与轨道根数误差之间的关系进行仿真分析。
　　最后，利用星敏感器精度高的优点，装载到空间武器上，对空间武器的传递对准方法进行分析研究，建立了“位置+姿态角”匹配方式下的系统模型方程。采用卡尔曼滤波算法进行仿真分析，证明了所提出的传递对准方法的可应用到空间武器上。

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第1章 绪论

1.1课题背景

1.2空间武器平台相关技术的研究现状

1.3论文的主要内容

第2章 空间武器平台的位姿确定技术

2.1引言

2.2常用坐标系的定义

2.3姿态参数及运动学方程

2.4姿态敏感器及其测量模型

2.5姿态确定算法基础

2.6基于EKF的平台姿态确定

2.7空间武器平台的位置确定

2.8本章小结

第3章 空间目标初始轨道确定及误差分析

3.1引言

3.2轨道根数

3.3初始轨道确定

3.4初始轨道确定方法的误差分析

3.5初始轨道确定方法的仿真分析

3.6本章小结

第4章 基于星敏感器的空间武器传递对准方法

4.1引言

4.2空间武器的动基座传递对准方案

4.3空间武器传递对准模型的建立

4.4传递对准方案的仿真分析

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及其他成果

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致谢