基于最小二乘原理的天文定姿和定位方案

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1、2016年第3期导弹与航天运载技术No．32016文童编号：1004．7182(2016)03—0027-06DOI：10．7654／j．issn．1004—7182．20160307基于最小二乘原理的天文定姿和定位方案朱剑斌1，谭守林1，谭飞2，李方3(1．第二炮兵工程大学906教研室，西安，710025：2．第二炮兵装备部西安军事代表处，西安，710025；3．第二炮兵工程大学图书馆，西安，710025)摘要：针对弹载平台天文导航系统的应用，研究了基于最小二乘原理的天文导航方法。在天文定姿中，以大视场星敏感器为天文观测器件，研究了T

2、RIAD方法和最小二乘定位法，仿真验证了最小二乘方法在充分利用多颗观测星的情况下定姿效果优于TRIAD法。在天文定位中，摒弃了传统的非线性滤波方法定位，以最小二乘微分矫正法实现了对导弹的纯数学解析定位，仿真实验证明最小二乘微分矫正定位方法以较小的运算量获得了优于纯J『贯导的定位精度。关键词：弹道导弹最小二乘法；TRIAD；天文定位天文定姿中图分类号：TJ765．3文献标识码：ACelestialAttitudeandPositionDeterminationProjectBasedontheLeastSquareTheoryZhuJia

3、n．binl，TanShou—linl，TanFei2，LiFan93(1．906Lab，theSecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an，710025；2．TheSecondArtilleryEquipmentDepartment，MilitaryRepresentativeOfficeofXi’all，Xi’all710025；3．LibraryoftheSecondArtilleryEngineeringUniversity，Xi’an，710025)Abstract：Missile-bo

4、mcelestialnavigationmethodbasedontheleastsquaretheoryWasresearchedinthispaper．Forcelestialattitudedetermination，TRIADalgorithmandleastsquaremethodWasstudiedbyusinglargefieldofviewstarsensorastheastronomicalobservationdevice．Simulationresultsshowedthattheprecisionofleasts

5、quaremethodusingmoreinformationofobservationstarsWasbetterthanTRIADalgorithm．Forcelestialpositiondetermination，theleastsquaredifferentialcorrectionmethodWasusedtoreplacethenonlinearKalmanfilter．Simulationresultsshowedthatthelocalizationprecisionofleastsquaredifferentialc

6、orrectionmethodwithlittleamountofcalculationwasbetterthanpureinertialnavigation．Keywords：Ballisticmissileleastsquaremethod；TRIADalgorithm；CelestiallocalizationandattitudedeterminationO引言现代战争中，弹道导弹成为了具有超强进攻性和强大威慑力的武器。射击精度作为导弹武器的主要性能指标之一，很大程度上受制于所配备的导航系统。20世纪中叶，载人航天事业的发展极大

7、促进了天文导航技术的现代化应用⋯。弹道导弹由于其运行轨迹的绝大部分位于大气层之外，为天文观测设备提供了良好的观测环境，弹载天文导航技术也得到了长足的发展。本文针对弹载平台天文导航，研究了基于最小二乘原理的导弹天文定姿、定位技术。在航天器天文定姿技术中，有双星观测TRIAD算法【2J、多星观测Euler-q算法pJ和Quest算法t4J等。本文在大视场星敏感器的基础上研究了最小二乘法定姿，在仿真实验的基础上与TRIAD算法作了比较。在航天器天文定位技术中，传统方案有高度差法【3J、直接／间接敏感地平定位法【5】等。本文研究了文献【6】中提

8、出的最小二乘微分矫正算法在导弹天文定位中的应用，并进行了仿真实验。1导弹天文定姿1．1TRIAD法定姿TRIAD定姿法是一种简单高效的双星定位方法，收稿日期：2015．05．26；修回日期：2015一11．