摘要
空间非合作目标光学相对导航在空间在轨服务中至关重要。精确的初始相对轨道确定是高精度自主相对导航的基础和前提。为了提高光学相对导航的估计精度和收敛速度,本文结合球坐标系下包含J2摄动的相对轨道状态方程和非线性测量方程,提出了基于几何矢量相关性分析的初始相对轨道状态可观测性分析方法,简化了系统可观测性的分析过程。在此基础上,构建了初始相对轨道确定的精度评估模型,揭示了初始相对轨道确定精度对服务航天器轨道根数的敏感性,其中测量误差、轨道高度和服务航天器的偏心率及轨道倾角对初始相对轨道确定精度的影响较大。仿真结果验证了上述精度分析结果的合理性。
Optical relative navigation for non-cooperative space targets is crucial in on-orbit servicing.Accurate initial relative orbit determination is the foundation and prerequisite for high-precision autonomous relative navigation.To enhance the estimation accuracy and convergence speed of optical relative navigation,the relative orbit state equation with perturbations and the nonlinear measurement equation in the spherical coordinate system are combined,and an initial relative orbit state observability analysis method based on geometric vector correlation analysis is proposed.This method simplifies the process of analyzing the observability of the system.On this basis,an accuracy assessment model for initial relative orbit determination is constructed,revealing the sensitivity of the initial relative orbit determination accuracy to the orbital elements of the servicing spacecraft.Among these factors,measurement error,orbital altitude,and the eccentricity and orbital inclination of the servicing spacecraft have a greater influence on the accuracy of the initial relative orbit determination.Simulation results verify the rationality of the aforementioned accuracy analysis results.
作者
张小红
周海银
张海博
侯博文
张天馨
ZHANG Xiaohong;ZHOU Haiyin;ZHANG Haibo;HOU Bowen;ZHAGN Tianxin(College of Science,National University of Defense Technology,Changsha 410073;National Key Laboratory of Space Intelligent Control,Beijing 100094;Lunar Exploration and Space Engineering Center,China National Space Administration,Beijing 100041)
出处
《宇航学报》
北大核心
2025年第5期935-953,共19页
Journal of Astronautics
基金
国家自然科学基金(U20B2055)
国家重点研发计划(2020YFA0713502)
空间智能控制技术全国重点实验室开放基金(HTKJ2023KL502012)。
关键词
非合作目标
序列图像
初始相对轨道确定
球坐标
J2摄动
精度分析
Non-cooperative targets
Sequence Images
Initial relative orbit determination
Spherical coordinates
J2 perturbation
Accuracy analysis
作者简介
张小红(1992-),女,博士生,主要从事空间目标自主相对导航理论方法等方面的研究。通信地址:湖南省长沙市开福区福元路1号(410073),E-mail:zhangxh@nudt.edu.cn;周海银(1965-),男,教授,主要从事航天数据处理、多源信息融合等方面的研究。通信地址:湖南省长沙市开福区福元路1号(410073),E-mail:gfkd_zhy@sina.com;通信作者:侯博文(1994-),男,副研究员,主要从事航天器自主导航理论及应用等方面的研究。通信地址:湖南省长沙市开福区福元路1号(410073),电话:(0731)87001645,E-mail:houbowen95@126.com。
