【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及编队卫星自主导航，尤其涉及一种基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法。
技术介绍
1、分布式卫星系统是由物理上互不相连的、共同实现同一空间任务的多颗卫星构成的空间系统，是21世纪空间技术发展的新趋势。分布式卫星系统的应用任务具有自主协同运动能力，其中的核心和基础便是自主导航，传统的单卫星导航一般是依赖于地面站或全球导航星座系统，而基于星间测量的自主导航系统能够不依赖外部支持，主要通过星间相对测量信息，例如无线电、激光、红外、可见光等，利用非线性估计理论解算出卫星间的相对运动状态参数和卫星各自的惯性姿态参数，具有自主性强、占用资源少等优点。
2、基于星间测量的自主导航按测量方式可分为基于星间测距，基于相对视线角测量和基于星间相对位置矢量测量的导航方法。分布式卫星系统中卫星之间的相对位置矢量需要距离、角度及姿态同时测量才能获得，故在卫星较多的情况下，为保证组网中每颗卫星在任意时刻均为可观测状态需要在组网中布设大量的敏感器，系统成本较高。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，可在保证导航性能的前提下有效简化系统结构，节约系统成本。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、对于多星构成的组网卫星系统，选择其中一颗为主星，所述主星上布设有主星测
4、步骤s2、通过所述主星测量设备按测量切换策略，采用无线电测量实时引导激光测量的方式，对所述主星到所述组网卫星系统中的其他从星的相对位置矢量进行切换测量，所述测量切换策略为按照测量顺序、测量周期依次对所述从星进行观测；
5、步骤s3、根据测量结果，通过解耦多步滤波算法，对所述测量结果进行滤波，得到所述组网卫星系统中所有卫星在惯性空间中的实时位置与速度。
6、根据本专利技术的一个技术方案，所述主星测量设备包括：
7、无线电测量装置和激光测量装置，用于对所述组网卫星系统中的其他从星进行测距；所述激光测量装置包括宽波束测量子系统和窄波束测量子系统、激光发射器和激光接收器；
8、光学相机，用于测量所述从星在所述主星的本体坐标系中的方位角；
9、星敏感器，用于测量所述主星在惯性空间内的姿态；
10、所述测量接收设备包括无线电接收天线和激光反射器。
11、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s3中，具体包括：
12、步骤s31、通过导航系统选定测量的目标星，通过所述无线电发射天线利用无线电波束的全天空覆盖特性，对所述目标星进行搜索，实现所述目标星的粗捕获，同时获取所述目标星的低精度方位测量信息；
13、步骤s32、通过所述低精度方位测量信息引导所述宽波束测量子系统指向目标，通过接收由所述激光发射器发射、并经所述激光反射器反射的激光，获得所述目标星的中精度方位测量信息；
14、步骤s33、通过所述中精度方位测量信息引导所述窄波束测量子系统指向目标，通过接收由所述激光发射器发射、并经所述激光反射器反射的激光，获得所述目标星的高精度方位测量信息；
15、步骤s34、循环步骤s31至步骤s33，直至完成对所述组网卫星系统中所有从星的测量。
16、根据本专利技术的一个技术方案，在所述步骤s3中，还包括：
17、步骤s35、对所述组网卫星系统的能观性分析，确保所述组网卫星系统中所有卫星均可观测；对所述组网卫星系统的能观条件为：所述主星对所述述组网卫星系统中任意一颗从星是能观测的，则整个组网卫星系统是可观测的。
18、根据本专利技术的一个技术方案，所述测量切换策略为时间均等依次切换，即按固定的测量切换周期，对所述从星进行切换测量；其中，所述测量周期根据所述组网卫星系统中卫星的数量和具体轨道确定，满足在一个测量周期内，所述主星可完成对所述组网卫星中全部从星的遍历。
19、根据本专利技术的一个技术方案，所述测量切换策略为依照事件切换，即根据所述组网卫星系统中从星进入所述主星的测量范围的时间和顺序进行，即当所述主星的测量范围内进入新的从星，所述主星依照所述从星进入所述主星的测量范围的时间和顺序，对所述从星进行测量。
20、根据本专利技术的一个技术方案，所述测量切换策略为依照能观性指标切换，即根据所述主星对所述组网卫星系统中从星的能观性能进行测量，当所述从星的能观性能小于测量阈值时，所述主星进行切换测量。
21、根据本专利技术的一个技术方案，所述测量切换策略为组合策略，所述测量周期通过组合方式确认，具体为：
22、对于一个遍历周期t，前t/2时间段内采用依照事件切换或依照能观性指标切换的切换策略进行切换测量，若检测到已实现对所述组网卫星系统中的全部卫星遍历，则后t/2时间段仍采用同样的切换方式；若存在若干未观测到的卫星，则后t/2时间段对它们依次采用时间均等依次切换的测量切换策略进行测量，直至实现遍历。
23、本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
24、本专利技术提出了一种基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，与传统观测方案相比，可以在保证自主导航的目标得以实现的基础上简化组网卫星系统结构，减少观测冗余，有效降低系统成本。本专利技术可以降低组网卫星系统的复杂度，简化组网卫星系统结构，有效减少观测冗余，降低系统成本。本专利技术可以推广应用到大规模的卫星组网系统，在组网卫星自主导航领域具有重要的应用前景与推广价值。
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1.一种基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述主星测量设备包括：
3.根据权利要求2所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，在所述步骤S3中，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，在所述步骤S3中，还包括：
5.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述测量切换策略为时间均等依次切换，即按固定的测量切换周期，对所述从星进行切换测量；其中，所述测量周期根据所述组网卫星系统中卫星的数量和具体轨道确定，满足在一个测量周期内，所述主星可完成对所述组网卫星中全部从星的遍历。
6.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述测量切换策略为依照事件切换，即根据所述组网卫星系统中从星进入所述主星的测量范围的时间和顺序进行，即当
7.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述测量切换策略为依照能观性指标切换，即根据所述主星对所述组网卫星系统中从星的能观性能进行测量，当所述从星的能观性能小于测量阈值时，所述主星进行切换测量。
8.根据权利要求6所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述测量切换策略为组合策略，所述测量周期通过组合方式确认，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述主星测量设备包括：
3.根据权利要求2所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，在所述步骤s3中，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，在所述步骤s3中，还包括：
5.根据权利要求1所述的基于单套星间主动测量系统的多航天器组网自主导航方法，其特征在于，所述测量切换策略为时间均等依次切换，即按固定的测量切换周期，对所述从星进行切换测量；其中，所述测量周期根据所述组网卫星系统中卫星的数量和具体轨道确定，满足在一个测量周期内，所述主星可完成对所述组...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，周博超，崔世航，张艾，
申请(专利权)人：中国空间技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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