基于锚固站的导航星座自主定轨技术研究

【摘要】：近年来，随着导航卫星数量的不断增多，传统单星定轨方式已不能很好的满足含有多颗导航卫星的导航星座定轨的要求。对于地面测控站来说，导航卫星数量的增多，必然会使地面测控站的负担越来越重。发展导航星座自主导航技术成为近年来的热点，一方面可以减轻地面站的运行负荷，另一方面也能满足未来导航站的需求。本文致力于基于锚固站的导航星座分布式自主定轨理论分析和具体实现研究，主要研究工作如下： （1）研究了基于锚固站导航星座自主定轨的方法。通过星星-跟踪的数学模型，分析了利用锚固站解决基于星间链路定轨的不可观性问题。分析比较了星座整网定轨模型和分布式定轨模型。从概念上阐述了两者的区别，并通过理论分析建立了两种模型的状态方程和观测方程。 （2）将抗差估计理论引入到导航星座分布式定轨中。在观测值出现粗差的情况下，引入抗差算法有效地抵御了粗差对状态估计的影响。 （3）对用户测距误差(User Range Error,简称URE)的意义进行了详细的解释，采用加权思想推导了导航单颗卫星及导航星座URE的计算模型，通过仿真手段对URE进行了仿真验证。 （4）研究了导航星座分布式自主时间同步技术。首先分析比较了Allan方差和Hadamard方差的性能，然后推导了利用锚固站实现星座分布式时间同步的数学模型，最后通过仿真手段对基于锚技术实现导航星座自主时间同步的技术进行验证。