HEO卫星高精度自主导航：天文导航与GPS结合方法

"基于天文/GPS的HEO卫星自主导航方法" 大椭圆轨道(HEO)卫星在执行任务时，由于其特殊的轨道特性，需要高度精确的导航技术以确保其运行轨迹的准确。传统的导航方式可能无法满足这种高精度的需求，因此，本文提出了一种创新的组合导航方法，该方法结合了直接敏感地平天文导航和全球定位系统(GPS)的优点。 首先，文章分析了卫星的轨道动力学模型，尤其是大椭圆轨道的运动模型。HEO卫星的轨道受到多种空间摄动的影响，如地球非球形引力、大气阻力、太阳和月球引力等。这些摄动使得卫星的运动变得复杂，增加了导航的难度。为了精确跟踪卫星的位置和速度，建立了一个考虑各种摄动因素的卫星轨道动力学模型。 接下来，文章探讨了单一使用天文导航和GPS导航的优缺点。天文导航利用恒星、行星等天体的位置进行定位，优点是无需地面站支持，不受电磁干扰，但对初始姿态要求较高且对天顶方向的观测存在局限。而GPS导航能提供实时、连续的三维位置、速度和时间信息，但HEO卫星在远地点时可能无法接收到足够的GPS信号。 鉴于这些特点，研究者提出了一种新的策略：在卫星的远地点，由于GPS信号弱，主要依赖天文导航；而在近地点，由于可以接收更多的GPS信号，此时以天文导航为主，同时适时引入GPS信号进行位速测量，以辅助修正导航误差。这种方法巧妙地利用了两种导航方式的优势，克服了各自的不足。 通过计算机仿真，新方法的导航精度得到了显著提升。结果显示，与单一天文导航相比，提出的组合导航方法能够将导航精度提高72.4%至85.6%，这在HEO卫星自主导航领域具有重大意义，能够极大地增强卫星的自主导航能力，提高任务的可靠性和效率。 关键词涉及的大椭圆轨道卫星、天文导航、全球定位系统以及信息融合，突显了该方法在航天领域的核心技术和应用。中图分类号V448.2表明这属于航天器控制与导航的范畴，文献标志码A则表示这是一项原创性的研究成果。 总结起来，这篇论文介绍了一种基于天文和GPS的HEO卫星自主导航方法，通过结合两种导航技术，成功提高了导航精度，对于HEO卫星的高精度自主导航提供了有力的技术支持。