Решение задачи навигации для геостационарного космического аппарата на основе уравнений его динамики и эпизодических измерений от навигационных спутников
https://doi.org/10.17285/0869-7035.2014.22.4.016-033
Abstract
The paper offers solution to a problem of geostationary spacecraft navigation through navigation satellite signal measurements using nonlinear dynamic equations, which include such perturbing factors as non-sphericity of the gravitational field of the Earth, gravitational attraction of the Moon and the Sun, and direct solar radiation pressure. This solution uses the iterative Kalman filter based on UDdecomposition and is focused on the on-board implementation with limited computing resources. The estimates of current coordinates and velocity components obtained with the Kalman filter are taken into account when integrating nonlinear equations of a spacecraft motion up to the next solution time moment. In terms of accuracy requirements for the spaceborne satellite navigation receiver including the undetermined solar radiation pressure coefficient, the efficiency of the proposed solution was confirmed using the signal simulator and a GPS receiver.
About the Authors
Н. Михайлов
ООО «Р-Нав», Университет ИТМО (С.-Петербург).
Russian Federation
Russian Federation
Д. Кошаев
ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», Университет ИТМО (С.-Петербург).
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Михайлов, Н.В. Автономная навигация космических кораблей с использованием GPS / Н.В. Михайлов, В.Ф.Михайлов, М.В. Васильев // Гироскопия и навигация. - №1. - 2008. - C. 3-21.
2. Михайлов, Н.В., Чистяков, В.В. Приемники спутниковой навигации космического базирования: Архитектура и первичная обработка сигналов. - Воронеж: Научная книга, 2014. - 135 c.
3. Махненко, Ю.Ю. Экономически эффективные технологии навигации геостационарных спутников. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.: М., 2008.
4. Чернявский, Г. М., Бартенев, B. А. Орбиты спутников связи. - М.: Связь, 1978.
5. Бартенев, В.А., Малышев, В.А. Чернявский, Г.М. Управление орбитой стационарного спутника. - М.: Машиностроение, 1984.
6. Лебедев, А.А., Бартенев, В.А., Решетнев, М.Ф. Управление и навигация ИСЗ на околокруговых орбитах. - М.: Машиностроение, 1988.
7. Montenbruck, O., Gill E. Satellite Orbits, Models, Methods and Applications, Springer Berlin Heidelberg. New York. 2000.
8. Махненко, Ю. Ю. Выбор модели движения для навигации геостационарного спутника // [Электронный журнал «Исследовано в России»»] URL: http://www.sci-journal.ru/articles/2008/092.pdf
9. Global Positioning System: Theory and Applications, Parkinson, B.W., Spliker Jr, J. J., Eds., vol. I, II, 1996.
10. Coulson, P. Srinivasan, B. J. New Techniques for Orbit Determination of Geosynchronous, Geosynchronous-Transfer, and Other High-Altitude Earth Orbiters. BEACON eSpace at Jet Propulsion Laboratory. 1997. http://hdl.handle.net/2014/22478
11. Васильев, М.В., Михайлов, Н.В., Михайлов, В.Ф., Автономное определение параметров орбиты искусственных спутников земли с использованием спутниковых радионавигационных систем // Гироскопия и навигация. - №4. - 2010. - C. 41-52.
12. Ислентев, И.Е., Гречкосеев, А.К., Кокорин, В.И. Описание изобретения к патенту RU 2325667 C1, МПК, G01S 5/12 (2006.01). Способ определения вектора состояния космического аппарата по сигналам космических навигационных систем / Патентообладатель ФГУП «Научно-производственное объединение прикладной механики им. акад. М.Ф. Решетнева». Опубликовано 27.05.2008. Бюл. №15.
13. Tapley, В.D., Schutz, B.E., Born, G.H. Statistical Orbit Determination. Elsevier Academic Press, 2004.
14. Михайлов, Н.В., Михайлов, В.Ф. Метод определения координат и скорости геостационарного космического аппарата по измерениям спутниковых навигационных систем // Успехи современной радиоэлектроники. - 2013. - C. 113-121.
15. Xu, G., Orbits. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2008.
16. Дмитриев, С.П. Высокоточная морская навигация. СПб.: Судостроение, 1991. - 224 с.
17. Степанов, О.А. Применение теории нелинейной фильтрации в задачах обработки навигационной информации. - 3-е изд. - СПб: ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 368 с. 368 с.
18. Ривкин, С.С., Ивановский, Р.И., Костров, А.В. Статистическая оптимизация навигационных систем. - Л.: Судостроение, 1976.
19. Bauer, F.H. et al. The GPS Space Service Volume // Proceedings of the 19th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2006). PP. 2503-2514. Sept. 26-29, 2006.
20. Miller, J.J., Moreau, M. C. Enabling a Fully Interoperable GNSS Space Service Volume. Presentations from 7th Meeting of the International Committee on Global Navigation Satellite Systems (ICG-7), Beijing, China, November 2012. http://www.gps.gov/multimedia/presentations/2012/11/ICG/miller.pdf.
21. Dmitriev, S.P., Stepanov, O.A., Pelevin, A.E. Motion Control And Non-Invariant Algorithms Using The Vehicle Dynamics For Inertial-Satellite Integrated Navigation. Proceeding of 7-th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems. Russia 29-31 May, 2000 Russia, St.Petersburg.
22. Степанов, О.А. Основы теории оценивания с приложениями к задачам обработки навигационной информации. Часть 2. Введение в теорию фильтрации. – СПб.:ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор», 2012. – 368 с. 416 С.
23. Brown, R.G., Hwang, P.Y.C. Introduction to Random Signals and Applied Kalman Filtering, 2nd ed., Wiley, New York, 1992.
24. Михайлов, Н.В. Автономная навигация космических аппаратов при помощи спутниковых радионавигационных систем. - СПб.: Политехника, 2014. - 362 с.
Review
For citations:
, . Giroskopiya i Navigatsiya. 2014;22(4):16-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.2014.22.4.016-033
Views:
74
JATS XML
Email this article 