[发明专利]基于日地月方位信息的自主导航系统的测量数据模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自主导航仿真试验方法，特别是一种基于日地月一体化敏感器测量信息的数值模拟方法，属于自主导航技术领域。

背景技术

自主导航技术是指卫星在不依赖地面系统支持的情况下，仅依靠星载测量设备在轨实时地确定卫星的位置和速度，也称自主轨道确定。对于卫星系统来讲，自主导航有利于降低卫星对地面的依赖程度，提高系统生存能力，例如战时，当地面测控站遭到敌方的破坏和干扰时，仍能完成轨道的确定和保持，这对军事卫星来讲具有非常重要的意义。此外，自主导航还可以有效减轻地面测控站的负担，降低地面支持成本，从而降低整个航天计划的研制费用。自主导航是卫星实现自主控制的基本前提和基础，也是构造星座、天基组网的关键技术之一。

美国Microcosm公司研制的MANS自主导航系统，利用专用的一体化敏感器根据日、地、月的在轨测量数据实时确定航天器的轨道和三轴姿态，是完全意义上的自主导航系统(Anthony J.Autonomous Space Navigation Experiment[C].AIAA 92-1710，1992.和Collins J T and Conger R E.MANS：Autonomous Navigation and Orbit Control for Communication Satellites[C].AIAA 94-1127-CP，1994.以及Hosken R W，Wertz J R.Microcosm autonomous navigation system on-orbit operation[C].Keystone，Colorado：The 18th Annual AAS Guidance and Control Conference，AAS 95-074，1995.)。由于太阳、地球、月亮是自然天体，其运动规律清楚且容易识别，导航资源不受限制。因此，研究该自主导航技术具有重要的工程应用价值。早在1994年3月美国空军发射的“空间试验平台-D”航天器就搭载该系统进行了在轨飞行试验(Wertz J R.Implementing autonomous orbit control[C].Breckenridge，Colorado：Proceedings of the Annual AAS Guidance and Control Conference，AAS 96-004，1996.)。北京控制工程研究所对日地月自主导航系统导航敏感器的特点及系统的导航算法进行了理论分析和研究(李捷，陈义庆.航天器自主导航技术的新进展[J].控制工程，1997，(1)：76～81.)。

但是，由于传统的基于日地月测量的自主导航算法存在着导航精度低的问题，大大影响和制约了基于日地月测量的自主导航系统的发展和应用(TaiFrank，Noerdlinger Peter D.A Low Cost Autonomous Navigation System[C].AAS 89-001，1989.和Daniele Mortari.Moon-Sun Attitude Sensor[J].Journal of Spacecraft and Rockets，1997，34(3)：360～364.以及李季陆，陈义庆，孙承启.一种MANS自主导航系统的导航精度分析[J].控制工程，1998，(5)：1～6.)。对于这种导航系统来说，

对于基于日地月自主导航系统来说，制约其导航精度的主要因素来源于地心方向和月心方向的确定。而影响地心方向确定的一个重要因素为地球扁率，影响月心方向确定的因素为月相。而这些因素的影响都直接体现在敏感器的脉冲数据上。因此有必要建立日地月导航的仿真系统。但目前的半物理仿真试验验证系统还无法模拟地球扁率对日地月一体化敏感器测量的影响；也还无法实现对月亮形状变化的高精度模拟，因此，有必要研究导航系统的测量原理，对敏感器的脉冲进行模拟，并对导航方法进行仿真验证，建立基于测量信息的自主导航仿真验证系统。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有不足，提供了一种日地月自主导航系统的测量数据模拟方法，能够用于研究导航系统误差的修正方案，提高日地月自主导航系统的导航性能。

本发明的技术解决方案是：基于日地月方位信息的自主导航系统的测量数据模拟方法，实现如下：

(1)日地月一体化敏感器参考脉冲，参考脉冲t_ref由下式给出：

t_ref＝B_R/ω_rot+kT_s    (1)