一种利用磁强计和星敏感器的自主导航方法
A Method of Autonomous Navigation Using the Magnetometer and Star Sensor
查看参考文献17篇
|
文摘
|
基于地磁矢量高度方向梯度大的特点能够获得高精度的地心距信息,结合利用星敏感器精密测角信息可以得到航天器地心距矢量的高精度方位信息的特性,提出一种基于磁强计与星敏感器的自主导航方法。同时为降低星上计算量、提高自主导航收敛速度和导航精度,以地球固联坐标系下的轨道动力学方程作为系统状态方程,并在此基础上设计了组合导航扩展卡尔曼滤波器(EKF),利用Swarm卫星高精度磁测数据进行数值仿真校验。结果表明,自主导航滤波器收敛速度快,导航精度明显提高,位置精度和速度精度分别为0.52 km、0.89 m/s(1σ)。 |
|
其他语种文摘
|
High precision magnitude information of the geocentric vector can be obtained using a magnetometer,as the gradient of the magnetic field along the altitude direction is large. High accuracy orientation information of the geocentric vector can be obtained using a star sensor. Combining the advantages of the magnetometer and the star sensor,an integrated autonomous navigation method is proposed. To reduce the computation and improve the navigation accuracy and convergence rate,the orbit dynamics equation in the Earth-centered Earth-fixed (ECEF) reference frame is established as the navigation system state equation. The extended Kalman filter (EKF) algorithm is designed for the integrated autonomous navigation system. Numerical simulation is implemented under the real magnetic measurement data of the Alpha satellite of the Swarm constellation. Simulation results show that the proposed method can improve both the convergence rate and the navigation precision,and the position accuracy and speed accuracy are on the order of 0.52 km (1σ) and 0.89 m/s (1σ) respectively. |
|
来源
|
宇航学报
,2017,38(2):152-158 【核心库】
|
|
DOI
|
10.3873/j.issn.1000-1328.2017.02.006
|
|
关键词
|
自主导航
;
磁强计
;
星敏感器
;
Swarm星座
;
扩展卡尔曼滤波(EKF)
|
|
地址
|
中国科学院国家空间科学中心, 中国科学院复杂航天系统电子信息技术重点实验室, 北京, 100190
|
|
语种
|
中文 |
|
文献类型
|
研究性论文 |
|
ISSN
|
1000-1328 |
|
学科
|
航空 |
|
基金
|
国家高技术研究发展计划(863计划)
|
|
文献收藏号
|
CSCD:5933147
|
参考文献 共
17
共1页
|
|
1.
徐文耀.
地磁学,2003
|
被引
99
次
|
|
|
|
|
2.
Psiaki M. Autonomous magnetic navigation for earth orbiting spacecraft.
The 3rd Utah State University Conference on Small Satellites,1989
|
被引
1
次
|
|
|
|
|
3.
Psiaki M L. Autonomous low-Earth-orbit determination from magnetometer and Sun sensor data.
Journal of Guidance Control & Dynamics,1999,22(2):296-304
|
被引
54
次
|
|
|
|
|
4.
Jung H. Tests of magnetometer/Sun-sensor orbit determination using flight data.
Journal of Guidance Control & Dynamics,2002,25(3):582-590
|
被引
6
次
|
|
|
|
|
5.
左文辑. 微小卫星磁测自主导航方法.
宇航学报,2000,21(2):100-104
|
被引
18
次
|
|
|
|
|
6.
谢祥华. 基于磁强计与太阳敏感器的卫星自主定轨算法.
宇航学报,2009,30(3):919-923
|
被引
9
次
|
|
|
|
|
7.
郁丰. 基于自适应卡尔曼滤波的简化地磁定轨.
中国惯性技术学报,2014,22(4):519-524
|
被引
3
次
|
|
|
|
|
8.
王鹏. 基于星敏感器/磁强计的自主导航算法研究.
第三届图像图形技术与应用学术会议,2008
|
被引
1
次
|
|
|
|
|
9.
Juang J C. Design and verification of a magnetometer-based orbit determination and sensor calibration algorithm.
Aerospace Science & Technology,2012,21(1):47-54
|
被引
5
次
|
|
|
|
|
10.
Wu J. Particle filter using a new resampling approach applied to LEO satellite autonomous orbit determination with a magnetome- ter.
Acta Astronautica,2012,81(2):512-522
|
被引
2
次
|
|
|
|
|
11.
宁晓琳. 一种星光折射卫星自主导航系统方案设计.
宇航学报,2012,33(11):1601-1611
|
被引
17
次
|
|
|
|
|
12.
谭玉龙. 一种利用剩磁标定的星光/磁测备份自主导航方法.
宇航学报,2015,36(5):533-538
|
被引
1
次
|
|
|
|
|
13.
乔玉坤. 采用强制降噪和多尺度融合的地磁导航方法.
宇航学报,2011,32(1):53-59
|
被引
3
次
|
|
|
|
|
14.
Olsen N. The swarm initial field model for the 2014 geomagnetic field.
Geophysical Research Letters,2015,42(4):1092-1098
|
被引
8
次
|
|
|
|
|
15.
Winch D E. Geomagnetism and schmidt quasi-normalization.
Geophysical Journal International,2005,160(160):487-504
|
被引
2
次
|
|
|
|
|
16.
Finlay C C. International geomagnetic reference field: the eleventh generation.
Geophysical Journal International,2010,183(3):1216-1230
|
被引
47
次
|
|
|
|
|
17.
Chulliat A.
The US/UK world magnetic model for 2015 - 2020. Technical Report,2015
|
被引
1
次
|
|
|
|
|
了解气象卫星更多信息，请访问