基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术

doi:10.7527/S1000-6893.2014.0301

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基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术

龚柏春, 罗建军, 袁建平, 马卫华

西北工业大学航天学院航天飞行动力学技术重点实验室, 西安 710072

收稿日期:2014-06-27 修回日期:2014-10-29 出版日期:2015-07-15 发布日期:2014-11-04
通讯作者: 罗建军男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 飞行动力学与控制、组合导航。 Tel: 029-88493350 E-mail: jjluo@nwpu.edu.cn E-mail:jjluo@nwpu.edu.cn
作者简介:龚柏春男, 博士研究生。主要研究方向:飞行动力学与控制、组合导航。 E-mail: gbc1987@163.com;袁建平男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向: 飞行动力学与控制、组合导航。 E-mail: jyuan@nwpu.edu.cn;马卫华男, 博士, 副教授。主要研究方向: 飞行动力学与控制、组合导航。 E-mail: whma_npu@nwpu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金 (11072194);西北工业大学博士论文创新基金(CX201404);中央高校基本科研业务费专项资金(3102014KYJD007)

Angles-only relative navigation integrated with closed-loop guidance technology based on observability analysis

GONG Baichun, LUO Jianjun, YUAN Jianping, MA Weihua

National Key Laboratory of Aerospace Flight Dynamics, School of Astronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072, China

Received:2014-06-27 Revised:2014-10-29 Online:2015-07-15 Published:2014-11-04
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (11072194); Doctorate Foundation of Northwestern Polytechnical University (CX201404); Fundamental Research Funds for Central Universities (3102014KYJD007)

摘要/Abstract

摘要：

针对仅有相对角度信息的空间交会问题,进行了基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术研究。首先,建立了系统滤波模型,并从新视角对滤波系统进行了可观测性分析,得到了系统可观测的充分条件。然后,结合多脉冲滑移安全制导策略分析了单测角相对导航与制导的耦合关系,得到了耦合关系的数学表达,并利用耦合关系设计了相对导航与闭环制导方案。最后,通过Monte Carlo打靶仿真验证了该方案的有效性,并分析了不同传感器误差与初始状态误差水平下的导航与制导精度。

关键词: 可观性分析, Monte Carlo方法, 单测角, 导航, 制导, 自主交会

Abstract:

Aimed at the problem of space rendezvous using angles-only measurements, relative navigation integrated with closed-loop guidance is developed based on observability analysis. Firstly, the systemic filtering model is established, based on which the observability is investigated from a novel prospect and the observable condition is obtained. Then, integrated with multi-pulse sliding safe guidance strategy, the coupling relationship between angles-only relative navigation and guidance is analyzed and the mathematical expressions are obtained. After that, the integrated scheme of relative navigation and closed-loop guidance is designed by using the coupling expresses. Finally, Monte Carlo simulations are conducted to validate the approach and the performance of navigation and guidance with different accuracies of sensor and initial relative states is analyzed.

Key words: observability analysis, Monte Carlo method, angles-only, navigation, guidance, autonomous rendezvous

中图分类号:

V448

龚柏春, 罗建军, 袁建平, 马卫华. 基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术[J]. 航空学报, 2015, 36(7): 2411-2419.

GONG Baichun, LUO Jianjun, YUAN Jianping, MA Weihua. Angles-only relative navigation integrated with closed-loop guidance technology based on observability analysis[J]. ACTA AERONAUTICAET ASTRONAUTICA SINICA, 2015, 36(7): 2411-2419.

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