基于卫星无源探测的飞行器轨道估计与误差分析：算法与应用

本篇论文深入探讨了基于卫星无源探测的空间飞行器主动段轨道估计与误差分析问题。作者针对非线性滤波问题，采取探索性算法策略来寻求最优解，特别关注状态估计和残差分析。首先，利用龙格-库塔法在MATLAB环境下实现了常微分方程的数值求解，从而获取卫星在不同时间点的三维位置坐标，为后续的轨道估计提供了基础数据。 对于问题二，通过三次样条插值技术对卫星观测数据进行时间同步，并分析双星交叉定位的数据结构。作者构建了一个超定线性方程组，利用逐点交汇定位方法，确定了0号飞行器的精确位置，对异常值进行了检测。通过对飞行器速度( r vt)和位置( mt)的差分模型，采用多项式拟合得到参数，最终通过最小化估计残差，优化得到理论位置坐标和速度，其残差标准差为28.9311。 在考虑系统误差的影响下，问题三中，通过双星多点观测数据的联合求解，论文采用启发式搜索算法估计目标位置参数和系统误差参数。结果显示，6号和9号卫星的三轴指向误差分别为特定数值，经过修正系统误差后，重新估计的残差降低至25.0951。 问题四聚焦于单颗卫星的观测数据，通过假设目标运动方程为三次样条，利用单星连续8个点的测量，通过求解16个联立方程来识别模型参数并确定轨道参数。遗传算法在此过程中发挥关键作用，确保找到最优解。最后，通过多星观测数据的融合，提高了目标状态估计的精度和可靠性。 这篇论文不仅涵盖了轨道估计的具体方法，还包含了误差分析的关键步骤，展示了如何结合数学模型、数值方法和优化算法解决实际空间飞行器的轨道跟踪问题，具有很高的实用价值和理论研究意义。