[发明专利]一种多信息融合编队航天器自主相对导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多信息融合编队航天器自主相对导航方法，属于航空航天领域。

背景技术

编队飞行技术是航天器发展实现系统应用的创新手段，通常航天器编队飞行是由物理上不相连的、共同实现同一空间任务的多个航天器构成的空间系统，是21世纪空间技术发展的必然。航天器编队飞行过程中，系统间各个航天器需要进行自主的相对导航，并基于一定的协同控制策略，最终实现整体的协同控制，相互协作完成任务。

作为一个新的空间应用概念，编队飞行在应用理论上和工程技术上都具有较大的挑战。特别需要注意的是，编队飞行航天器是编队协同工作的航天器主要是在特定队形下，构成“虚拟卫星”的功能，这就要求各个飞行器间要建立高效且稳定的相对导航系统为编队应用进行支持，同时为了更好的保障姿态轨道控制以及单星状态信息的传输、交换、处理，也需要相对导航系统的存在。

现有相对导航大多采用GNSS+星间链路的方式，没有导航冗余信息，致使导航精度低。GNSS是Global Navigation Satellite System的缩写，全球导航卫星系统，是一个包括GPS、GLONASS等在内的综合星座系统。

发明内容

本发明目的是为了解决现有相对导航采用GNSS+星间链路的方式，没有导航冗余信息，致使导航精度低的问题，提供了一种多信息融合编队航天器自主相对导航方法。

本发明方法涉及的每个航天器节点上均设置有脉冲星导航系统、GNSS卫星导航系统、激光链路系统、微波链路系统和星务管理系统，多信息融合编队航天器自主相对导航方法的实现过程为：

利用脉冲星导航系统获得所在航天器节点的绝对导航信息，用于提供航天器近地轨道及深空自主相对导航；同时完成所在航天器节点自主的时间同步；

利用GNSS卫星导航系统获得所在航天器节点的绝对导航信息，用于提供航天器近地轨道及深空自主相对导航；同时完成所在航天器节点自主的时间同步；

通过激光链路系统获得时间同步信息和与其它航天器节点之间的相对距离信息，用于航天器编队飞行的相对导航；

通过微波链路系统获得时间同步信息和与其它航天器节点之间的相对距离信息，用于航天器编队飞行的相对导航；

所述绝对导航信息通过激光链路系统或微波链路系统完成与其它航天器节点之间的星间信息交互，获取其它航天器节点的星间信息交互数据；

结合其它航天器节点的星间信息交互数据，将所述绝对导航信息通过星务管理系统处理获得相对导航信息，用于航天器编队飞行的相对导航。

本发明的优点：本发明引入脉冲星导航系统，从而形成多种测量方法的导航系统，形成冗余信息，提供导航的精度。GNSS卫星导航系统与脉冲星导航系统并用的方式获得绝对导航信息，能够满足近地空间及深空探测自主导航的需求，同时采用微波及激光星间链路完成航天器间信息交互，从而获得相对导航信息。

附图说明

图1是本发明方法原理框图，图2是航天器编队相对导航原理示意图，图3是冗余信息处理原图框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式方法涉及的每个航天器节点上均设置有脉冲星导航系统1、GNSS卫星导航系统2、激光链路系统3、微波链路系统4和星务管理系统5，多信息融合编队航天器自主相对导航方法的实现过程为：

利用脉冲星导航系统1获得所在航天器节点的绝对导航信息，用于提供航天器近地轨道及深空自主相对导航；同时完成所在航天器节点自主的时间同步；

利用GNSS卫星导航系统2获得所在航天器节点的绝对导航信息，用于提供航天器近地轨道及深空自主相对导航；同时完成所在航天器节点自主的时间同步；

通过激光链路系统3获得时间同步信息和与其它航天器节点之间的相对距离信息，用于航天器编队飞行的相对导航；

通过微波链路系统4获得时间同步信息和与其它航天器节点之间的相对距离信息，用于航天器编队飞行的相对导航；

所述绝对导航信息通过激光链路系统3或微波链路系统4完成与其它航天器节点之间的星间信息交互，获取其它航天器节点的星间信息交互数据；

结合其它航天器节点的星间信息交互数据，将所述绝对导航信息通过星务管理系统5处理获得相对导航信息，用于航天器编队飞行的相对导航。