Оценка параметров относительного движения спутников при групповом полете с помощью АОФК
EDN: KQZBSP
Аннотация
В последнее время, чтобы снизить стоимость миссии, упростить требования к выполнению полета и устранить ограничения, связанные с применением одного космического аппарата, часто прибегают к групповым полетам спутников. В статье рассматривается навигация группы из двух спутников, в основу которой положен псевдодальномерный метод (модель определения дальности по данным GPS). Предлагаемый подход к построению схем относительной навигации космических аппаратов базируется на методе Ньютона–Рафсона (Newton–Raphson Method – NRM, МНР) с использованием данных глобальной системы позиционирования (GPS). Оценивание относительных положений спутника-цели и следящего спутника на основе МНР производится с помощью адаптивного обобщенного фильтра Калмана (АОФК) путем масштабирования ковариации шума измерений. Относительное положение и скорость спутников рассчитываются по уравнениям Хилла–Клохесси–Уилтшира (Hill–Clohessy–Wiltshire). В рамках расширенных исследований по обобщенному фильтру Калмана задача этой работы – повысить точность оценивания относительного движения спутников с помощью адаптивного фильтра с учетом погрешностей измерений или модели динамики.
Об авторах
Т. Ю. Эркек
Национальный университет обороны Турции
Турция
Турция
Эркек Тункай Юнус – доктор наук, Институт аэронавтики и космических технологий им. Хезарфена
Стамбул
Ч. Гаджиев
Стамбульский технический университет
Турция
Турция
Гаджиев Чингиз – доктор наук, профессор, Факультет аэронавтики и астронавтики
Стамбул
Список литературы
1. Alonso, R., Crassidis, J.L., Junkins, J.L., Vision-based relative navigation for formation flying of spacecraft, AIAA-2000-4439:2000, 2010, https://doi.org/10.2514/6.2000-4439.
2. Ma, O., Flores-Abad, A., Boge, T., Use of industrial robots for hardware-in-the-loop simulation of satellite rendezvous and docking, Acta Astronautica, 2012, vol. 81(1), pp. 335-347. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2012.08.003.
3. Murtazin, R.F., Budylov, S.G., Short rendezvous missions for advanced Russian human spacecraft, Acta Astronautica, 2010, vol. 67(7-8), pp. 900-909. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2010.05.012.
4. Erkec, T.Y., Hajiyev, C., Traditional methods on relative navigation of small satellites. 9th International Recent Advances in Space Technologies Conference, Istanbul, 2019, pp. 869–874. https://doi.org/10.1109/RAST.2019.8767777.
5. Duffard, R., Kumar, K., Pirrotta, S., Salatti, M., Kubínyi, M., Derz, U., Armytage, R.M.G., Arloth, S., Donati, L., Duricic, A., Flahaut, J., Hempel, S., Pollinger, A., Poulsen, S., A multiple-rendezvous, sample-return mission to two near-Earth asteroids, Advances in Space Research, 2011, vol. 48(1), pp. 120–132. https://doi.org/10.1016/j.asr.2011.02.013.
6. Sabatini, M., Palmerini, G.B., Gaspari, P., A testbed for visual based navigation and control during space rendezvous operations, Acta Astronautica, 2015, vol. 117, pp. 184–196. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2015.07.026.
7. Chatterji, G.B., Menon, P.K., Sridhar, B., Vision-based position and attitude determination for aircraft night landing, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2012, vol. 21(1), pp. 84–92. https://doi. org/10.2514/2.4201.
8. Shestakov, S., Ovchinnikov, M.Y., Mashtakov, Y., Analytical approach to construction of tetrahedral satellite formation, Journal of Guidance, Control, and Dynamics, 2019, vol. 42(7), pp. 1–15. https://doi.org/10.2514/1.G003913.
9. Zhu, W., Zhang, D., Wang, J., Shao, X., A novel relative navigation method based on thrust on-line identification for tight formation keeping, Aircraft Engineering and Aerospace Technology, 2017, vol. 89(3), pp. 406–414.
10. Li, Y., Zhang, A., Observability analysis and autonomous navigation for two satellites with relative position measurements, Acta Astronautica, 2019, vol. 163(Part B), pp. 77–86. https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2019.02.030.
11. Zhu, S., Sun, R., Wang, J., Jihe, W., Shao, X., Robust model predictive control for multi-step short range spacecraft rendezvous, Advances in Space Research, 2018, vol. 62 (1), pp. 111–126. https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.03.037.
12. Erkec, T.Y., Hajiyev, C., Formation flight for close satellites with GPS-based state estimation method, IEEE Sensors Journal, 2022, vol. 22, pp. 15457–15464. https://doi.org/10.1109/JSEN.2022.3185001.
13. Bagcı, M., Hajiyev, C., Measurement conversion based RKF for satellite localization via GPS. 9th International Recent Advances in Space Technologies Conference (RAST), Istanbul, 2019, pp. 861–868. https://doi.org/10.1109/RAST.2019.8767820.
14. Hill, G.W. (1878, New published 2020) Research in the Lunar Theory, American Journal of Mathematics, vol. 1 (1), pp. 5–26. https://doi.org/10.2307/2369430.
15. Clohessy, W., Wiltshire, R., Terminal guidance systems for satellite rendezvous, Journal of Aerospace Sciences, 1960, vol. 27(9), pp. 653–658. https://doi.org/10.2514/8.8704.
16. Bagcı, M., Hajiyev, C., Integrated NRM/EKF for LEO satellite GPS based orbit determination. 3rd IEEE Int. Work. Metrol. Aerospace Metro aerosp., 2016, pp. 462–467. https://doi.org/10.1109/MetroAeroSpace.2016.7573259.
17. Huang, S., Wu, Z., Misra, A., A practical, robust and fast method for location localization in range-based systems, Sensors (Basel, Switzerland), 2017, vol. 17(12), 2869. https://doi.org/10.3390/s17122869.
18. Wu, J., Xu, Y., Zhong, X., Zhichao, S., Yang, J., A three-dimension allocalization method for multistatic SAR based on numerical range-doppler algorithm and entropy minimization, Remote Sensing, 2017, vol. 9(5), 470. https://doi.org/10.3390/rs9050470.
19. Lim, H.C., Bang, H., Lee, S., Adaptive back stepping control for satellite formation flying with mass uncertainty, Journal of Astronomy and Space Sciences, 2006, vol. 23(4), pp. 405–414. https://doi.org/10.5140/JASS.2006.23.4.405.
20. Hajiyev, C., Adaptive filtration algorithm with the filter-gain correction applied to integrated INS/Radar altimeter, Proc. IMechE, Part G: J. Aerospace Engineering, 2007, vol. 221(5), pp. 847–885. https://doi.org/10.1243/09544100JAERO173.
21. Hajiyev, C., Soken, H.E., Robust estimation of UAV dynamics in the presence of measurement faults, Journal of Aerospace Engıneerıng, 2012, vol. 25(1), pp. 80–89. https://doi.org/10.1061/(ASCE) AS.1943-5525.0000095.
22. Soken, H.E., Hajiyev, C., Pico satellite attitude estimation via robust unscented Kalman filter in the presence of measurement faults, ISA Trans., 2010, vol. 49(3), pp. 249–256. https://doi.org/10.1016/j isatra.2010.04.001.
Рецензия
Для цитирования:
Эркек Т.Ю., Гаджиев Ч. Оценка параметров относительного движения спутников при групповом полете с помощью АОФК. Гироскопия и навигация. 2023;31(2):86-105. EDN: KQZBSP
For citation:
Erkec T.Y., Hajiyev Ch. Estimation of the Relative States of Satellite Formation Flights Using the Adaptive Extended Kalman Filter. Gyroscopy and Navigation. 2023;31(2):86-105. (In Russ.) EDN: KQZBSP
Просмотров:
2
Послать статью по эл. почте 