无源卫星探测下空间飞行器轨道估计与误差分析方法

本文主要探讨了"规划问题算法-基于卫星无源探测的空间飞行器主动段的轨道估计与误差分析"这一主题，针对空间飞行器的轨道估计和误差控制提供了深入的理论与方法。研究关注以下几个关键问题： 1. **轨道估计**：通过坐标转换和力学分析，构建了一个基于卫星无源探测的交汇定轨优化模型，利用微分方程的数值解法来估计飞行器的运动轨迹。问题一是利用初始状态和运动方程直接进行轨道预测，并研究了迭代过程中时间步长的选择对稳定性的影响。 2. **双星定位**：针对问题二，文章首先通过时间配准和坐标转换，利用06号和09号卫星的数据建立交汇定位模型，得到飞行器的初步轨道。接着，通过力学分析确定飞行器的质量模型，利用观测数据进行多项式和指数拟合，进一步构建微分方程模型，并通过数值求解获得轨道和速率，同时对误差进行了详尽的分析。 3. **系统误差处理**：问题三着重于系统误差的识别与校正。通过误差分析理论，确定了系统误差的存在并建立了真值与观测值之间的转换公式。以问题二的计算轨道为基准，通过坐标转换和系统误差转换公式，构建了最小二乘优化模型，通过Matlab求解得到06号和09号卫星的系统误差，最终对原始轨道进行修正，实现了误差的显著降低。 4. **多星、多飞行器定轨**：文章讨论了不同类型定轨情况下的策略。对于单星和单飞行器定轨，提出了合理假设并建立了优化模型，对01号飞行器的轨道进行了实例估计。对于多星、单飞行器的情况，提出了一个最小二乘优化模型。在多星、多飞行器的复杂场景中，强调了联合估计系统误差的两个关键难点。 5. **挑战与未来方向**：文章指出对具有敌意空间飞行器的监控具有战略意义，卫星作为重要平台，但无源探测方式的观测误差需有效处理。通过解决这些问题，可以提高轨道参数估计的精度，从而支持对飞行器类型和意图的准确判断。 这篇文章围绕空间飞行器的轨道估计及其误差分析展开，涉及了多种数学建模和数值计算技术，为实际的卫星追踪和目标识别提供了一套严谨的方法论。