[发明专利]面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法

摘要

本发明公开了一种面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，能够为卫星编队飞行提供高精度位置和速度信息，有效解决卫星编队飞行观测信息不足所导致的导航精度较低的问题。星敏感器是观测恒星的天体敏感器，而利用星敏感器进行星间相对测量需要满足特定条件，本发明提出了星间观测需要的光照条件和星敏感器观测条件，解决了传统星敏感器只能被动观测问题，提高了自主选星准确性。在实现星间观测基础上，本发明提出了实时计算主星相对子星方位矢量和方位角和俯仰角方法，并且利用万向轴调整星敏感器光轴指向连续跟踪子星，解决了传统观测无法连续跟踪问题，提高了星间连续观测效率。

主权项

1.面对地球静止轨道目标操作的空间多机器人自主导航方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：以GEO目标卫星为在轨服务对象，将两个空间机器人分别设为主星和子星，设计主星和子星编队飞行构型及轨道参数；轨道参数包括轨道半长轴a、轨道偏心率e、轨道倾角i、升交点赤经Ω、近地点幅角ω、过近地点时刻tp；S2：根据地心惯性坐标系下卫星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；S3：根据步骤S1计算主星和子星相对距离，判断子星是否满足星敏感器观测距离要求：如果满足，则进入步骤S4；否则，进入步骤S12；S4：根据步骤S1解算太阳、地球和子星三者的位置关系，判断子星是否处在太阳光照区：如果是，则进入步骤S5；否则，进入步骤S12；S5：根据步骤S1解算地球、主星和子星三者的位置关系，判断地球否进入星敏感器视场：如果是，则进入步骤S6；否则，进入步骤S12；S6：根据步骤S1计算子星可视星等，判断子星可视星等是否小于星敏感器可观测阈值：如果是，则进入步骤S7；否则，进入步骤S12；S7：根据步骤S1计算主星相对子星方向矢量与星敏感器光轴指向夹角，判断子星是否在星敏感器视场范围内：如果是，则进入步骤S8；否则，通过万向轴调整星敏感器光轴指向，再次按照步骤S7判断子星是否在星敏感器视场范围内，是则进入步骤S8，否则进入S12；S8：根据步骤S7计算子星在星敏感器二维像面阵坐标，判断子星是否在星敏感器二维像面阵内：如果是，则进入步骤S9；否则，进入步骤S12；S9：计算主星相对子星的理论方向矢量、方位角以及俯仰角；S10：调整星敏感器真实光轴指向与理论方向矢量一致，对子星进行真实观测，计算子星相对卫星真实方向矢量，建立以单位方向矢量和距离为观测量的观测方程；S11：对步骤S2所建立的状态模型和步骤S10所建立的观测方程离散化，利用Unscented卡尔曼滤波算法估计卫星位置和速度；S12：结束观测。