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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
! U* j( ]- M/ O1 [6 U$ j7 u9 n
主动段轨道估计与误差分析
+ r- R' t3 E }+ _* Z/ ?* \
摘 要：
3 l9 a3 I. i+ L% [
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
$ J, `6 g2 k1 b. I" K
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
$ N6 ?0 k+ v. ^
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
\2 o1 s6 _; q' [9 D/ Z8 X
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
3 |6 s- p4 V- o$ K/ n
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
4 `8 `: V9 U: u; H: _8 O3 N
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
3 J+ N! |! a6 Z8 u1 }
计。
; F. H. I0 V4 Q6 C* ~- a( L* U
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
i# b: ]: X5 {8 F* e f$ y9 E
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
0 [. d5 n0 Y7 _; \9 d: p Q2 ]
是匀速运动，并以这一时间段内的初速度i v
4 \$ j9 q; n- C, M$ `
和末速度i 1 v
' M. v" i6 f! W
的平均值2
: S7 u, p" e* u' B+ W3 B( |: u0 [
( ) 1 i i v v
# i) K- `$ x/ U! ? [3 I
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
, Z% t+ [5 M! A. Z' e' n7 K
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
q* x; g' o/ Y9 @! O7 A
并利用mathematic 编程，得出了250 秒内的观测卫星轨迹仿真图。
# M% Q; ^3 d1 S& e2 c' a9 M
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
7 p8 y1 \) @2 _6 |9 B1 j
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
4 M+ W9 l9 ^, q6 j' d0 W" `6 u6 H
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
# M- m1 r7 x/ t% h9 Y
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
7 w3 w, }+ w1 j+ W# V
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
8 P( K" F6 b% a8 k9 U
2
3 I5 p. Q0 @7 i- P
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
8 `0 h, _5 x, g- J
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
) V: C1 o. Q" i
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
! N" L) X4 g, z1 L8 ?
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，
% c3 v/ P6 z- M6 y
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
8 X2 }% [# q1 ^ ^
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
* B7 c+ a8 V* \2 S* V. A6 v
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
9 g0 V: i+ L c& @6 T
的，这也能证明本文使用的方法的有效性。
* o) R X! x- o/ Z L- ?+ L g
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
% u* o3 Y% P l/ p5 z# g
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
1 G: ?7 b. |9 M7 g. u0 d: P4 n$ _
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
' L1 L E" l [) `. e2 m4 T
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
2 }: Z. _0 u4 Q& Q6 m+ f
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
% G, f- L. F: h z- j
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
2 R2 h) ]" q' X( ~3 X
一定程度上，可以认为建立的数学模型是合理的。
5 M( c3 J" d; j' E7 Q- S
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
7 G! z2 O# Q$ y/ @# t' t+ h
9 d! W! e7 i: P" [* Z% K3 i
2 u4 }' L. p' g& p: B# v7 B" ~
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1 t/ W9 \" o, k3 [4 g
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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