飞行器相对测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞行器相对测量方法，包括以下步骤：获取两个飞行器的GNSS观测数据；根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型,以及构建飞行器的单差观测方程；根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型；对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并确定飞行器间的相对状态。同时本发明专利技术还公开了一种飞行器相对测量系统，采用本发明专利技术可以实现飞行器间相对状态的测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于卫星应用领域，涉及一种飞行器间相对测量方法，特别涉及一种编队飞行器间对的相对测量方法，
技术介绍
近年来，随着微电子、微机械技术的突飞猛进及其在卫星上的普遍应用，卫星出现了小型化、低成本的趋势。对地观测领域上，目前越来越多的型号任务选择通过多颗微小卫星相互协同工作形成星座，完成对地观测任务。例如，美欧合作的重力双星系统GRACEA/B相距220km，通过对星上GPS和KBR观测数据的事后处理，实现重力场高阶高精度反演；美德合作的Terra-SAR、TanDEM双星，在相距3km的基线上对地SAR成像，实现高精度的数字高程模型(DEM)反演。而这些编队飞行卫星最终产品质量与卫星间的基线确定精度和系统时间同步精度直接相关。在低轨卫星精密定轨领域，通过在传统纯几何定轨方式引入单星动力学模型，能够大大提高定轨精度。在双星相对定位中，目前很少采用动力学模型，其中最为主要的原因是由于双星运动复杂，双星相对轨道动力学模型无法精确建立。
技术实现思路
有鉴于此，为克服上述至少一个缺点，并提供下述至少一种优点。本专利技术公开了一种飞行器相对测量方法及系统，采用本专利技术可以实现飞行器间相对状态的测量。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术一方面公开了一种飞行器相对测量方法，包括以下步骤：获取两个飞行器的GNSS观测数据；根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型,以及构建飞行器的单差观测方程；根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型；对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并确定飞行器间的相对状态。进一步的，还包括对所述两个飞行器的GNSS观测数据进行预处理的步骤；所述预处理包括：根据两个飞行器间的时钟差，将所述两个飞行器的GNSS观测数据同步到同一观测时刻。进一步的，还包括：根据所述两个飞行器的GNSS观测数据构建飞行器的单差观测方程。进一步的，所述滤波估计同时对所述相对轨道动力学模型和所述单差观测方程进行处理。进一步的，所述相对轨道动力学模型通过所述两个飞行器各自的轨道动力学模型做差获得。进一步的，所述相对状态包括：两个飞行器间的相对位置、相对速度和相对加速度。本专利技术另一方面公开了一种飞行器相对测量系统，包括：数据获取模块，用于获取两个飞行器各自的GNSS观测数据；模型确定模块，用于根据所述GNSS观测数据，构建飞行器的单差观测方程并确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型；根据所述轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型；滤波输出模块，用于对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计获取飞行器间的相对状态。进一步的，所述数据获取模块还用于对获取的所述GNSS观测数据进行预处理，所述预处理包括根据两个飞行器间的时钟差，将所述两个飞行器的GNSS观测数据同步到同一观测时刻。进一步的，所述模块确定模块，对所述轨道动力学模型做差获取所述相对轨道动力学模型。进一步的，所述滤波输出模块对所述相对轨道动力学模型和单差观测方程同时进行滤波，所述单差观测方程通过根据所述两个飞行器的GNSS观测数据构建。通过采用上述技术方案，本专利技术的所达到的有益效果为：本专利技术采用的是在单星高精度轨道动力学模型的基础上，通过获取飞行器间的相对轨道动力学模型，在单差观测方程基础上，对相对坐标、相对钟差、单差模糊度(单差观测方程)和相对轨道动力学系统等状态通过滤波技术进行统一估计。相对于传统纯几何星间相对测量技术，本专利技术能够提高模糊度固定成功率和相对测量精度。同时本专利技术可以很好的满足对地观测编队卫星型号任务的需求，获得高精度相对位置矢量和时间基准等信息，具有重要的应用价值和广阔的推广应用前景。本专利技术操作简单，通过在运动学基础上增加相对轨道模型，提高观测弧段的参数估计精度，利用该专利技术可以很好的满足高精度星间状态测量需求，可应用于编队飞行器对地探测领域，具有重要的应用价值和广阔的推广应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例飞行器相对测量方法流程图；图2为本专利技术实施例编队飞行器时间更新和测量更新过程示意图；图3为本专利技术实施例滤波估计流程图；图4为本专利技术实施例飞行器相对测量系统示意图。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。图1为本专利技术实施例飞行器相对测量方法流程图。图2为本专利技术实施例编队飞行器时间更新和测量更新过程示意图。图3为本专利技术实施例滤波估计流程图。参考图1，在步骤S101，分别获得两个飞行器的GNSS观测数据。GNSS观测数据是通过飞行器上的GNSS模块通过对获取的GNSS信号进行解析获取从而获取GNSS观测数据。该GNSS观测数据可以为GPS数据、北斗数据、GLONASS数据或其他卫星导航系统的数据。在步骤S102中，根据在步骤S101中获取的GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型。本领域技术人员可以知道，可以对飞行器在轨飞行时的轨道动力学模型进行建模，从而获得各飞行器各自的轨道动力学模型以及构建飞行器的单差观测方程。在步骤S103中，利用飞行器各自的轨道动力学模型构建飞行器编队飞行时的相对轨道动力学模型。在步骤S104中，对相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计获取飞行器间的相对状态。通过上述各步骤，可实现对编队飞行的飞行器的相对状态的测量。该相对状态可以为飞行器编队飞行时的相对位置、相对速度、相对加速度等。作为本专利技术上述实施例的扩展，在步骤S101，在获取GNSS观测数据时，需对GNSS本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行器相对测量方法，其特征在于，包括以下步骤：获取两个飞行器的GNSS观测数据；根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型,以及构建飞行器的单差观测方程；根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型；对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并确定飞行器间的相对状态。

【技术特征摘要】
1.一种飞行器相对测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取两个飞行器的GNSS观测数据；
根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型,以
及构建飞行器的单差观测方程；
根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力
学模型；
对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并
确定飞行器间的相对状态。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括对所述两个飞行器的GNSS
观测数据进行预处理的步骤；所述预处理包括：
根据两个飞行器间的时钟差，将所述两个飞行器的GNSS观测数据同步到同
一观测时刻。
3.如权利要求1或2所述方法，其特征在于，还包括：根据所述两个飞行
器的GNSS观测数据构建飞行器的单差观测方程。
4.如权利要求3所述方法，其特征在于：所述滤波估计同时对所述相对轨
道动力学模型和所述单差观测方程进行处理。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述相对轨道动力学模型通过所
述两个飞行器各自的轨道动力学模型做差获得。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡仁澜，王岳辰，李东俊，金彪，宗干，
申请(专利权)人：航天恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11