[发明专利]一种基于阵列天线的微小卫星编队自主相对导航方法

权利要求书

1.一种基于阵列天线微小卫星编队自主相对导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在主航天器上安装作为接收端的阵列天线，并在各从航天器上安装作为发射端的单个天线，然后建立主航天器的轨道坐标系及本体坐标系，并构建各从航天器的发射信号；

2)根据步骤1)中主航天器的轨道坐标系构建主航天器与从航天器的相对运动学方程，并将主航天器与从航天器的相对运动学方程作为扩展卡尔曼滤波器的系统方程；

3)根据步骤1)中各从航天器的发射信号利用码分多址技术对各从航天器进行辨识，得到各从航天器的信道冲激响应向量，然后根据各从航天器的信道冲激响应向量确定各从航天器与主航天器之间通信链路直达径的波达角及相对距离；

4)设主航天器的本体坐标系与轨道坐标系重合，利用步骤3)确定得到的各从航天器与主航天器之间通信链路直达径的波达角及相对距离构造扩展卡尔曼滤波器的测量方程；

5)根据步骤2)得到的扩展卡尔曼滤波器的系统方程及步骤4)得到的扩展卡尔曼滤波器的测量方程对各从航天器的相对位置及相对速度进行滤波，将滤波的相对位置和相对速度分别作为从航天器相对于主航天器最终的相对位置和相对速度，完成基于阵列天线的微小卫星编队自主相对导航。

2.根据权利要求1所述的基于阵列天线微小卫星编队自主相对导航方法，其特征在于，步骤1)中，主航天器C上安装的阵列天线含有N个振元，主航天器C的本体坐标系的原点位于主航天器的几何中心处，主航天器C的本体坐标系中y_b轴的方向与天线阵列所在的平面相垂直并指向该平面，航天器C的本体坐标系中的z_b轴指向主航天器C的正上方，航天器C的本体坐标系中x_b轴由右手准则得到；

主航天器上天线阵列的坐标系原点位于天线阵列的几何中心处，主航天器上天线阵列的坐标系中的x_s轴、y_s轴及z_s轴分别与主航天器C的本体坐标系x_b轴、y_b轴及z_b轴的指向相同；

主航天器C的轨道坐标系的原点位于主航天器的几何中心处，主航天器C的轨道坐标系中x_o轴的方向与地心到主航天器的方向相同，主航天器C的轨道坐标系中的y_o轴在轨道平面内，且主航天器C的轨道坐标系中的y_o轴与主航天器C的速度指向相同，主航天器C的轨道坐标系中的z_o轴垂直于轨道平面且通过右手准则得到。

3.根据权利要求1所述的基于阵列天线微小卫星编队自主相对导航方法，其特征在于，各从航天器的发射信号采用不同的正交扩频码序列；同时通过伪随机序列作为基带探测信号，再经相同载波使用BPSK对基带探测信号进行调制，得到从航天器的发射信号。