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）

madio

题 目 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
5 I  J- H$ K% m3 K& a2 i摘 要：
7 j* N+ O/ _# i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
7 k$ U% {$ q3 D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
/ l) w- w; ]2 c0 u7 B& t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
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
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
+ _& O, ?. y4 N" K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
0 ^8 d% V+ b3 l( J) b. t, k计。
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
+ _3 H5 [8 K0 ?( f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
是匀速运动，并以这一时间段内的初速度i v
1 J; N$ |  H2 Y9 b$ u  R和末速度i  1 v
2 r8 H7 O' R& I( L的平均值2
# J. |- x2 Z  I; T' U8 o( ) 1  i i v v 
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
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
- n2 N* {- R- p  {并利用mathematic 编程，得出了250 秒内的观测卫星轨迹仿真图。
8 W' u! Z6 z5 [! R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
/ J% ]2 T+ X4 }& @* E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
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
5 _; y# S7 j7 z' T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
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
2
  T) d* V9 x4 a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
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
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
) Q1 B' ~  e: l3 a9 b6 U3 x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，
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
; n8 F2 j6 Q7 I2 L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
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
5 w8 o; |+ _& l* a的，这也能证明本文使用的方法的有效性。
1 M# a- J* U0 k$ y/ T! R. 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
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
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
# P- |: s- D# B0 z4 ]+ E. g( t3 x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
0 ?2 u" P+ u( t5 M6 n( @; O" n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
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
一定程度上，可以认为建立的数学模型是合理的。
  i6 q0 y1 h4 }3 j: f( q( c4 V( `+ ~) X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


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2013-7-30 05:20 上传

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jiliang2013

谢谢啦

yahsu

好东西   谢谢  分享

Dustin_Keng

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Dustin_Keng

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兮雨

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