地形对雷达高度计卫星自主导航精度影响分析_王融.docVIP

地形对雷达高度计卫星自主导航精度影响分析_王融 DOI:10.13873/j.100003.007 　2008年第27卷第3期 　传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies) 43 地形对雷达高度计卫星自主导航精度影响分析 王　融,刘建业,熊　智,乔　黎 (南京航空航天大学动化学院导航研究中心,江苏南京210016) ＊ 摘　要:以中低轨道卫星为应用背景,对基于星载雷达高度计的卫星自主导航系统展开研究,着重分析了雷达高度计卫星自主导航中的关键因素,即地形起伏对导航精度的影响。根据实际地形的统计特性,并结 合导航精度仿真分析的需要,建立了模拟地形的数学模型;对不同地形条件下雷达高度计卫星自主导航系统的导航精度进行了仿真研究,分析了不同的地形条件对雷达高度计卫星自主导航精度的影响。研究的结论对雷达高度计自主导航技术的实际应用将具有重要的参考价值。 关键词:自主导航;雷达高度计;地形;卫星中图分类号:V412.4 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2008)03-0043-03 Analysisofinfluenceofhypsographyonautonomous ＊ navigationprecisionusingradaraltimeter WANGRong,LIUJian-ye,XIONGZhi,QIAOLi (NavigationResearchCenter,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:AutonomousnavigationsystembaseduponspaceborneradaraltimeterappliedtoLEOorMEOsatellitearestudied,focusedontheinfluenceofhypsographyontheprecisionofsatelliteautonomousnavigation. Hypsographymodelisestablishedbasedonstatisticalcharacteristicsofactualhypsography;simulationsareresearchedontoanalyzetheprecisionofautonomousnavigationunderdifferenthypsographyconditions.Referencefortheapplicationofautonomousnavigationispresentedbyusingradaraltimeter.Keywords:autonomousnavigation;radaraltimeter;hypsography;satellite 0　引　言 星载雷达高度计是一种指向星下点的主动式雷达,通过测量脉冲在天线和地球表面之间往返的时间来确定卫星质心到星下点的距离[1]。经过多年测高数据的积累,地球表面地形模型的精度逐渐提高,同时,雷达高度计也渐趋小型化和低功率化。因此,采用雷达高度计并结合其他星载敏感器进行卫星自主导航,将能获得较高的自主导航精度。 本文针对中低轨道条件下的卫星自主导航,建立了基于雷达高度计的卫星自主导航仿真系统,着重分析了影响雷达高度计自主导航精度的关键因素,即地形起伏对导航精度的影响。为有效模拟地形起伏的统计特性,以验证雷达高度计自主导航的精度,本文结合雷达高度计自主导航仿真的需要,给出了相应的地形起伏数学模型,人工生成所需的模拟地形;在此基础上,对不同地形条件下雷达高度计自主导航系统的精度进行有效的分析和验证,为未来雷达高度计自主导航技术的实际应用提供了有益的参考。 收稿日期:2007-08-03 ＊1　基于雷达高度计的卫星自主导航方案 考虑到雷达高度计的实际应用条件和雷达高度计自主导航系统未来的发展,本文仅考虑采用直视星下点的雷达高度计来测量卫星轨道高度。由于单个直视星下点的雷达高度计仅能提供在地心方向上的测量信息,为确保位置的3个方向的可观测性,通常,还采用其他姿态度敏感器(如,星敏感器、地平仪等)与雷达高度计进行组合信息观测[2,3],以有效提高卫星自主导航的精度。 为此,本文基于现有卫星敏感器的配置,从实用角度出发,考虑采用基于单天线直接测高的雷达高度计,并结合星敏感器和地平仪的输出信息进行组合观测,构成卫星自主导航系统,该系统方案如图1所