4、卫星编队飞行与飞机传感器故障检测技术解析

卫星编队飞行与飞机传感器故障检测技术解析

1. 卫星编队飞行概述

卫星编队飞行的设计需精准把握用户需求，可借助三个基本要素来满足：
- 设计 ：卫星相对导航传感器与执行器。
- 应用 ：站点数量。
- 运行 ：内部自主系统级别。

同时，为维持卫星编队架构中卫星间的精确恒定距离，以保持编队几何形状，需传感器持续同步获取信息，为“实时控制”奠定基础。对于基于全球导航卫星系统（GNSS）的卫星位置，可能需建立星间链路用于传感器和执行器控制信号传输。因此，卫星编队飞行并无单一通用有效的方法。

卫星编队飞行控制受信息与控制组合、可用性与延迟时间、内部自主与地面站、精度与耐久性以及偏好比率等因素影响。研究中，将集群卫星架构中的相对向量作为不同卡尔曼滤波器估计控制部分的输入，通过对比文献中使用的卫星推进器，确定了最适合两颗卫星编队几何形状保持的方法，并与基于比例 - 积分 - 微分（PID）的控制算法进行比较。

2. 卫星编队飞行方法

2.1 状态估计架构

目标卫星和跟随卫星的轨道位置通过牛顿 - 拉夫逊模型和基于扩展卡尔曼滤波器（EKF）的算法架构进行状态估计，该架构分两个阶段：
- 第一阶段 ：基于全球定位系统（GPS）测量，采用自适应卡尔曼滤波器（AKF）/EKF 的“实际距离测量模型（伪距测量模型）”方法，粗略估计目标卫星和跟踪卫星的定位状态参数。
- 第二阶段 ：利用第一阶段的结果