[发明专利]基于天文导航的星间链路自主恢复方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于天文导航的星间链路自主恢复方法及系统，包括：在卫星状态突变时，通过天文导航确定当前卫星轨道信息，使卫星与他星星间恢复建链；在天文导航扩展卡尔曼滤波器中引入次优渐消因子λ，进行强跟踪滤波，使天文导航确定的卫星轨道信息快速逼近真实卫星轨道，加快所述星间恢复建链；通过所述星间恢复建链生成星间观测信息；利用天文导航生成初始轨道信息；利用星间观测信息和初始轨道信息恢复进行星间链路自主导航。本发明充分利用了天文导航的完全自主性与强跟踪的快速收敛性，使卫星状态突变以致星间链路中断时，具备快速的链路恢复能力。本发明有效地提高了星间链路导航的自主运行能力。

技术领域

本发明涉及卫星导航技术领域，特别涉及一种基于天文导航的星间链路自主恢复方法及系统。

背景技术

星间链路导航算法并非为完全自主的卫星导航。为确定卫星导航信息，需首先完成星间测距及星间信息交换。因而，星座中有一颗卫星出现故障，整网卫星建链精度及自主导航精度均将受到影响。星间链路导航算法稳定性较差。再者，星间链路导航算法也缺乏自主故障恢复的能力。卫星与他星建链需实时获得自身轨道信息以调整链路指向，一旦卫星机动或卫星姿态失稳，星上轨道信息出现偏差，卫星链路将无法与他星对准建链。更为严重的是，由于无法通过建链获取观测信息修正轨道误差，星间将无法自主恢复建链，星间链路导航算法也将无法进行使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于天文导航的星间链路自主恢复方法及系统，以解决现有的星间链路在故障情况下无法自主恢复建链的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于天文导航的星间链路自主恢复方法，包括：

在卫星状态突变时，通过天文导航确定卫星轨道信息，使卫星与他星星间恢复建链；

在天文导航扩展卡尔曼滤波器中引入次优渐消因子λ，进行强跟踪滤波，使天文导航确定的卫星轨道信息快速逼近真实卫星轨道，加快所述星间恢复建链；

通过所述星间恢复建链，实现星间测距，生成星间观测信息；

利用天文导航生成星间链路初始轨道信息；

利用所述星间观测信息和所述星间链路初始轨道信息恢复进行星间链路自主导航。

可选的，在所述的基于天文导航的星间链路自主恢复方法中，在卫星状态突变时，通过天文导航确定卫星轨道信息包括：

通过卫星动力学模型计算卫星轨道的一步预报信息；

通过星敏感器与地球敏感器采集信息生成天文导航观测信息；

将一步预报信息与观测信息引入扩展卡尔曼滤波器，优化得到卫星实时卫星轨道信息。

可选的，在所述的基于天文导航的星间链路自主恢复方法中，通过星敏感器与地球敏感器采集信息生成天文导航观测信息包括：

星敏感器通过在电荷耦合器件上采集主星星点坐标，计算得到恒星在星敏坐标系下的单位矢量；

利用星敏坐标系到本体系的姿态转换矩阵，将恒星在星敏坐标系下的单位矢量转化为在本体系下的恒星单位矢量；

通过地球敏感器观测得到地敏坐标系下单位地心矢量，计算本体坐标系下单位地心矢量；

根据得到的本体系下的恒星单位矢量与本体系下单位地心矢量，计算观测量星光角距：

其中，是卫星本体坐标系下的单位恒星矢量表示，是卫星本体坐标系下单位地心矢量，a_s为星光角距观测信息。

可选的，在所述的基于天文导航的星间链路自主恢复方法中，在所述扩展卡尔曼滤波器中引入次优渐消因子λ，进行强跟踪滤波，使天文导航确定的卫星轨道信息快速逼近真实卫星轨道，加快所述星间恢复建链包括：