[发明专利]一种双星编队仅测距相对导航方法

权利要求书

1.一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，以双星编队中双星的相对轨道运动方程为导航状态方程进行相对轨道演化，以偏离卫星质心安装的星载数据链天线接收机测量相对距离信息，通过迭代算法求解相对位置和相对速度，完成双星编队仅测距相对导航；

具体包括如下步骤，

步骤1、建立天线接收机偏离卫星质心安装情况下的相对距离测量模型；

步骤2、通过线性化的Clohessy-Wiltshire相对运动动力学方程，由状态转移方式，对编队双星之间的相对轨道进行演化；

步骤3、将状态转移方式引入到相对距离测量模型中，得到相对距离测量量与测量时间、初始轨道、天线接收机偏心安装矢量的关系表达式；该关系表达式是以相对距离测量量ρ_i和对应测量时间t_i为输入，以相对位置和速度x₀、y₀、z₀，和六个量为未知数的非线性方程组；

步骤4、采用修正的牛顿迭代法对m次测量的相对距离测量模型进行迭代求解得到双星相对位置和相对速度，完成双星编队仅测距相对导航。

2.根据权利要求1所述的一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，步骤1中，建立天线接收机偏离卫星质心安装情况下的相对距离测量模型如下；

其中，ρ_i为t_i时刻由TOA方式测量得到的相对距离测量量，r(i)为t_i时刻两卫星之间的相对位置，为t_i时刻从卫星本体系c到第二轨道坐标系LVLH的坐标转换矩阵，d^c是天线接收机在卫星本体系下的位置矢量。

3.根据权利要求2所述的一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，步骤2中，由如下的状态转移方式，对编队双星之间的相对轨道进行演化；

x(i)＝Φ(i)x(0) (2)

其中，x(i)是由t_i时刻的相对位置r(i)和速度v(i)组成的列向量，Φ(i)是Clohessy-Wiltshire相对运动动力学方程从t₀时刻到t_i时刻的状态转移矩阵。

4.根据权利要求3所述的一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，步骤3中，将状态转移方式引入到相对距离测量模型中时，将公式(2)带入公式(1)中，得到相对距离测量量与测量时间、初始轨道、天线接收机偏心安装矢量的关系表达式；

其中，系数c₁～c₉如下：

其中，ω是目标轨道角率；x₀、y₀和z₀，和分别是初始相对位置r(0)和速度v(0)的三轴分量；d_x、d_y和d_z分别是天线接收机位置 矢量d^c在第二轨道坐标系LVLH下投影的三轴分量。

5.根据权利要求4所述的一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，步骤4中修正的牛顿迭代法如下：

其中，

6.根据权利要求4所述的一种双星编队仅测距相对导航方法，其特征在于，采用卫星姿态机动改变天线接收机的指向，改变大小随卫星的姿态而改变的d_x、d_y和d_z，实现多方位测距定轨导航。