[发明专利]一种基于自适应权值估计的星座导航敏感器调度方法

说明书

一种基于自适应权值估计的星座导航敏感器调度方法，步骤为：基于不同的星座导航敏感器建立多个并行滤波器，每个并行滤波器分别对各自分配的敏感器的测量信息进行处理，获取参与导航的星座卫星的位置和速度矢量的估计值，星座卫星自主导航系统总体状态估计值是各个并行滤波器状态估计值的加权和；各个并行滤波器的权值根据相应的测量残差进行迭代计算，使得测量残差较小的并行滤波器对应的权值较大，测量残差较大的并行滤波器对应的权值较小。在部分敏感器测量误差增大时，上述方法能够自适应地选取适当的并行滤波器在总体状态估计中起主导作用，从而削弱误差增大的敏感器对星座卫星自主导航系统总体状态估计值的影响，实现敏感器的优化调度。

技术领域

本发明涉及一种基于自适应权值估计的星座导航敏感器调度方法，属于卫星自主导航技术领域。

背景技术

北斗卫星导航系统是国家综合PNT(定位导航授时)体系建设的核心，星座自主运行技术是新一代卫星导航系统的主要特征和研究重点之一，它的成功将为地面进行星座轨道维持管理提供巨大的方便，节省星座运行成本，提升星座自主生存能力。星座卫星自主导航系统是维持高性能导航服务、实现高品质自主轨道控制的基础。

在不具备自主导航功能的情况下，星座卫星的定位精度将逐步降低，如美国GPS卫星在与地面站联系中断的情况下，14天末卫星导航服务误差达到200m，180天末达到1500m。实现高精度自主导航是星座卫星的发展趋势。基于星间相对测量信息的绝对定轨是一种具有应用前景的星座卫星自主导航手段，基本方法是在星座卫星上配置星座导航敏感器，获取星座卫星之间的相对测量信息(如星间距离观测量)，再结合精确的星座卫星轨道动力学模型，采用适当的滤波器对观测量进行处理，估计出参与导航的星座卫星的位置和速度，从而实现星座卫星自主导航。

一种常用的方法是将无线电测距设备作为星座导航敏感器，获取星间距离观测量，但是，在实际应用过程中，以无线电信号为载体的星座导航敏感器存在信号易受干扰的问题，会导致部分星座导航敏感器测量误差增大，进而造成星座卫星自主导航系统性能下降。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对星座卫星自主导航系统中星座导航敏感器易受信号干扰影响，导致测量误差增大的问题，提出一种基于自适应权值估计的星座导航敏感器调度方法。该方法能够根据各个并行滤波器的测量残差识别星座导航敏感器测量误差增大的情况并及时作出调整，自适应地减小该敏感器对应并行滤波器的权值，从而实现对不同星座导航敏感器的合理配置和测量信息的优化处理，增强星座卫星自主导航系统应对信号干扰的能力。

本发明的技术解决方案是：一种基于自适应权值估计的星座导航敏感器调度方法，步骤如下：

(1)选择参与星座导航的三颗卫星的位置和速度矢量进行组合，建立状态转移函数和测量函数，为每个并行滤波器分配一个初始权值；

(2)利用步骤(1)得到的状态转移函数和测量函数，通过三个并行滤波器分别进行递推解算，处理三个星座导航敏感器得到的星间距离观测量，获得各个并行滤波器的状态变量估计值，并计算各个并行滤波器的测量残差；

(3)根据步骤(2)得到的测量残差计算各个并行滤波器的权值；

(4)根据步骤(2)得到的各个并行滤波器的状态变量估计值和步骤(3)得到的各个并行滤波器的权值计算各个并行滤波器的状态变量估计值的加权和，加权和即为当前时刻星座卫星自主导航系统的总体状态估计值；

(5)将步骤(2)到步骤(4)进行重复迭代，获得不同时刻的总体状态估计值，即获得星座卫星的位置和速度信息，完成星座导航敏感器的优化调度。

所述步骤1)中，作为三个并行滤波器的状态变量，每个并行滤波器的状态变量包含两颗卫星的位置和速度矢量，且三个并行滤波器的状态变量各不相同，根据所述状态变量建立状态转移函数和测量函数，为每个并行滤波器分配一个初始权值。

所述三个并行滤波器的状态变量分别为：