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１６ＡＥＲｏＳＰＡＣＥＳＨＡＮＧＨＡＩ２００６年第３期

文章编号：１００６—１６３０（２００６）０３，００１６０３

种基于磁强计的卫星自主导航方法研究

一

荣思远，崔乃刚

（哈尔滨工业大学航天工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）

摘要：以地磁场强度矢量的模为观测量，将Ｕｎｓｃｅｎｔｅｄ卡尔曼滤波（ＵＫＦ）用于近地卫星的磁测自主导航。给

出了包括采样点生成、时间更新和量测更新的滤波模型，以及卫星瞬时轨道根数的计算公式。仿真结果表明，ＵＫＦ

滤波方法优于扩展卡尔曼滤波（ＥＫＦ），精度更高。

关键词：近地卫星；自主导航；地磁导航；ＵＫＦ滤波；滤波模型；瞬时轨道根数；滤波精度

中图分类号：Ｖ４４８．２２４文献标识码：Ａ

ＡｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒＳａｔｅｌｌｉｔｅＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＮａｖｉｇａｔｉｏｎＵｓｉｎｇＭａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒ

ＲＯＮＧＳ—ｉｙｕａｎ，ＣＵＩＮａｉ—ｇａｎｇ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＨａｒｂｉｎＨｅｉｌｏｎｈｊｉａｎｇ１５０００１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｕｎｓｃｅｎｔｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ（ＵＫＦ）ｗａｓａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｓｍａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎｉｎＬＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅ

ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｈｅｎｔｈｅｍａｇｎｉｔｕｄｅｏｔｆｈｅｇｏｅｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｖｅｃｔｏｒｗａｓｓｅｒｖｅｄａｓｏｂｓｅｖｒｄｅｖａｌｕｅ，ＴｈｅＵＫＦｍｏｄｅｏｆｔｈｅ

ａｓｍｐｌｉｎｇｐｒｄｏｕｃｉｎｇ，ｔｉｍｅｕｐｄａｔｅａｎｄｏｂｓｅｖｒａｔｉｏｎｕｐｄａｔｅｗｅｒｅｇｉｖｅｎｏｕｔ，ａｎｄＳＯｗｅｒｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｆｏｒｍｕｌａｏｆｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅ

ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｒｂｉｅｔｌｅｍｅｎｔｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｄｅｔｈａｔｔｈｅＵＫＦｈａｄｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙ，ｗｈｉｃｈｗａｓｂｅｔｔｅｔｒｈａｎ

ｅｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＥＯｓａｔｅｌｌｉｔｅ；Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；Ｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｓｍｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ＵｎｓｃｅｎｔｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ；Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ

ｍｄｏｅ；Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｏｒｂｉｔｅｌｅｍｅｎｔ；Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ

０引言的计算，但导航精度会受一定的影响。

随着航天应用的不断发展，自主导航已成为目为此，本文对ＵＫＦ在磁测卫星自主导航算法

前卫星控制技术发展的趋势。采用自主导航不仅能中的应用进行了研究。

减轻地面测控负担、降低卫星运行费用，而且可提高

卫星的生存能力并扩展其应用潜力。１卫星动力学模型

１９８９年，美国Ｃｏｒｎｅｌｌ大学的研究者首先提出采用二体运动模型，系统状态方程