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标题:
基于卫星无源探测的空间飞行器主动段轨道估计与误差分析（包含完整程序代码）
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作者:
madio
时间:
2013-7-30 05:20
标题:
基于卫星无源探测的空间飞行器主动段轨道估计与误差分析（包含完整程序代码）
题 目 基于卫星无源探测的空间飞行器
/ X( ^; l1 d- b
主动段轨道估计与误差分析
9 h* d$ X8 G& e" }
摘 要：
7 c" ~0 o3 d# p# G& M; U
发射特殊目的的空间飞行器，对他国发射具有敌意的空间飞行器实施监控并
0 |# a w" x- h* U$ `1 J7 v
作出快速反应，对于维护国家安全具有重要的战略意义。发现发射和探测其轨道
m3 A/ I- T5 t- l
参数是实现监控和作出反应的第一步，没有对飞行器的观测，后续的判断与反应
( @/ Y8 x: L' j# D, ]; T7 z9 v
都无从谈起。观测卫星，是当今探测空间飞行器发射与轨道参数的重要平台。本
' x7 y5 N$ f+ }3 A/ c
文根据一系列观测数据以及运动方程，估计出了观测卫星在任意时刻的位置；按
, \) p, Q r( v7 }# _. }
照逐点交汇定位的思路估计出了飞行器在各个时刻的位置、速度以及其误差估
% d$ w" H+ ]( e" Y/ L
计。
& `, M0 r5 E# V# T
对于问题1，本文采用改进型的欧拉折线法对09 号观测卫星的运动轨迹进
5 ]. h2 s3 u* b4 E9 D
行计算。因为步长t 比较短，可将观测卫星从it 到(i 1)t 这段时间内的运动看作
9 ^$ ~" n1 C) ? t( O! {, K6 P X- R
是匀速运动，并以这一时间段内的初速度i v
[+ P7 v, P% Z5 k2 |5 e
和末速度i 1 v
3 [* g2 V* v* a8 L3 q' N" }
的平均值2
0 W X, H J( B
( ) 1 i i v v
( q" K* E- w; @0 @1 n
作为整个这段时间内的速度。这一方法同观测卫星的运动方程结合起来，求出了
. K# ~" r! p0 v! p. {
其在任意时刻的位置、速度、加速度值。在文中给出了解决这一问题的程序流程
8 C, I9 B5 z N$ h! q0 {
并利用mathematic 编程，得出了250 秒内的观测卫星轨迹仿真图。
+ k e- _/ W7 v) O/ t" P
对于问题2，其一，本文利用小波阈值滤波的方法滤除了06 和09 号观测卫
8 Y; a( b9 D6 {$ e$ w, k
星对00 号飞行器观测数据中的白噪声随机误差，给出了滤波前后数据波形的比
3 H' e q$ \0 e5 E! D
较以及滤除的白噪声的波形图；其二，利用线性插值法这两组数据同步，同步为
! E2 E3 k8 h% m" Q: ^. L8 c
都从50s 这一时刻开始，每间隔0.2s 取一组观测数据，直到第170 秒；其三，给
" z$ }( n7 N* V3 t: Q" c" Y: m
出了观测坐标系与基础坐标系之间的转换矩阵，将处于观测坐标系中的观测值转
7 i! P5 ?9 W1 m( ]' K
2
$ R, P4 V% g2 K7 n3 J3 J p" f
换到基础坐标系中的相应数据；其四，按照逐点交汇的思路，定义一个表示06
: V9 V! a$ E5 A2 L y9 d
号定位值和09 号定位值距离平方和的函数，并对其求极小值，从而得到一个最
2 r+ O4 o/ L [3 Y( b1 x$ D
理想的定位值。利用拟合的方法，拟合出了飞行器x，y，z 三个方向的曲线，并
7 j# S+ r9 \9 L: W
绘制了其轨迹仿真曲线。另外，文中还给出了拟合曲线与定位置对比图和误差图，
8 b1 B4 ]' M. b8 w# L
证明了拟合的合理性；其五，根据已估计出的飞行器轨迹模型，估计出了飞行器
G7 d( |4 C( t& W
燃料喷射速度和质量变化模型；最后，给出了飞行器从50.0s 到170.0s 间隔10.0s
( n1 X" [" s! B5 {/ F
的位置、速度采样值以及采样点的误差分析。很明显，误差对比位置值是非常小
+ H. n8 L3 L) ~, L6 p* s7 a5 ~' ^
的，这也能证明本文使用的方法的有效性。
' v( x. c8 F" r- K- K
对于问题3，在仅考虑常小值三轴指向误差的情况下，首先对系统误差合理
8 x" a6 i9 x& w4 x
的假设，将二维观测平面转换到极坐标系下，建立了关于观测量、真实值和系统
, K7 E" I4 Y8 \9 H/ y" N& i# b
误差的数学模型。运用最小二乘估计的方法，估计了系统误差的值。接着，剔除
" _( \+ b0 F9 J1 ?" W! m+ o/ V
系统误差，用接近真实值的数据，运用问题2 中的方法，对飞行器的轨道进行估
9 L& i' h* k9 y9 s: A! F8 Z! `
计，并求出50.0s 到170.0s 间隔10.0s 的位置、速度采样值以及采样点的误差分
0 `- N4 l9 ^ i- ]. ^
析。误差分析可以看出，轨道估计的误差均值和方差都在很低的水平。因此，从
3 _* ?' m% h1 ]! e
一定程度上，可以认为建立的数学模型是合理的。
/ E- M( H! V; B6 }2 f5 }) q
关键词：飞行器 欧拉折线 mathematica 小波阈值滤波 线性插值 逐点交汇
. S5 Y2 s3 q- [
: F/ i( y" B2 N9 v4 B% V
5 t9 d1 o0 X2 f$ s. e* e
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/ V1 E$ a2 p3 |' ]+ Q0 e, B
作者:
jiliang2013
时间:
2013-9-8 14:49
谢谢啦
作者:
yahsu
时间:
2014-6-8 18:57
好东西 谢谢 分享
作者:
Dustin_Keng
时间:
2014-7-5 22:30
下载下来看看下载下来看看
作者:
Dustin_Keng
时间:
2014-7-5 22:30
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作者:
兮雨
时间:
2014-9-13 07:55
下下来看看
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