《不確定性模型誤差補償的天地基多星聯合定軌技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由潘曉剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：不確定性模型誤差補償的天地基多星聯合定軌技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：潘曉剛
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以天基測控網衛星群和目標衛星群為定軌目標，綜合套用地基測控網和天基測控網的觀測數據，採用物理分析、數學建模的思路構建統一的多星聯合定軌框架，並從動力學模型和觀測模型兩個層面，分類構建相應的補償方法，對不確定性模型誤差進行補償。主要包括當動力學模型誤差遠大於觀測模型誤差時，通過構建非線性曲線擬合法對動力學模型誤差進行補償；當觀測模型誤差遠大於動力學模型誤差時，通過部分線性模型對觀測模型誤差進行補償；當兩種模型誤差量級相近時，通過模態分解法對耦合模型誤差進行補償。在此基礎上，通過模型結構的分析，構建多模型多結構的聯合定軌方程參數估計方法。獲得最終的多星定軌方程最優參數估計策略，為建立我國自主的天地多星聯合定軌系統提供有力的技術支持。
結題摘要
基於不確定性模型誤差補償的聯合定軌技術是在天地基聯合測控網和精密軌道改進技術基礎上產生的一種新的定軌技術。課題組主要在模型誤差補償理論、基於模型補償的軌道確定方法、多源異質天地基聯合定軌建模和參數估計三個方面上開展了研究，達到了既定的研究目標。在模型誤差補償理論方面：（1）當觀測模型誤差占主要部分時，套用部分線性模型理論並構建了部分線性模型統一的求解框架；（2）當動力學模型誤差占主要部分時套用動力學模型補償理論，構建了基於光滑樣條約束的動力學模型定軌方法，用於高精度測量數據約束下的定軌模式，該方法可反演出對應方向的模型誤差力；（3）當兩類模型誤差同等量級時，採用頻譜分析的補償定軌方法，充分利用誤差的各類先驗信息，對兩類模型誤差進行區分。在模型補償軌道確定方法方面：（1）針對天地基聯合測控中多源異質數據存在多耦合性系統模型誤差和粗差的情況，提出了基於數據深度加權的軌道確定和方差分量估計法，用模型補償方法估計不確定性模型誤差，在此基礎上套用數據深度加權方式構建方差分量，對存在不確定性模型誤差和粗差的結構定權；（2）提出了模型補償的實時自主導航算法。利用各類星敏感器組成的一體化自主導航系統，研究了觀測模型誤差補償的非線性濾波算法，分析了模型補償的可觀測性，提出了模型誤差估計得邊界條件。同時將該算法套用到實時姿態確定中，抑制了感測器模型誤差對姿態的影響，得到了高精度的姿態確定結果。在聯合定軌系統建模和套用方面：（1）證明了單星天基光學觀測模式下天基測控定軌的可行性和局部聯合定軌的虧秩性；（2）針對聯合觀測模型中的多結構多模型的聯合觀測模式，提出了基於非線性模型的曲率度量的非線性回歸模型和參數估計算法；（3）開展了同步軌道空間目標的天地基聯合定軌模型構建與方法設計、基於雙星定位系統的天基測控定軌及天地基聯合定軌系統結構分析、模型構建與方法設計等一系列實際問題的研究。在上述研究的基礎上，課題組在整個項目執行期間共發表學術論文合計26篇，其中SCI檢索8篇，EI檢索12篇，包括國際會議3篇，專著2部。資助培養博士研究生5名，碩士研究生2名。
