重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法.pdf

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1、V01．23No．2航天器工程第23卷第2期24SPACECRAFTENGINEERING2014年4月重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法辛宁1’2邱乐(1航天东方红卫星有限公司，北京德2张立华1丁延卫1100094)(2中国空间技术研究院，北京100094)摘要针对低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星K频段测距(KBR)系统相位中心在轨标定问题，提出了一种应用预测卡尔曼滤波算法的KBR系统在轨标定算法。首先，以磁力矩器和姿态控制喷气发动机为执行部件，对一颗卫星施加一定的组合力矩，使其绕另一颗卫星进行周期性姿态机动；然后，将星敏感器数据代入预测卡尔曼滤波算法中估计

2、出卫星姿态；最后，根据KBR系统观测值与卫星姿态角之间的关系，利用扩展卡尔曼滤波算法估计出KBR系统相位中心的位置。数值仿真结果表明：KBR系统相位中心可以被实时估计，当存在较大的卫星姿态动力学模型误差时，KBR系统相位中心的标定误差仍在o．3mrad以内，证明此算法估计精度较高且鲁棒性强。关键词低低跟踪重力测量卫星；K频段测距系统；相位中心；在轨标定；预测卡尔曼滤波算法中图分类号：V448．2文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2014．02．005AlgorithmforKBRSystemPhaseCenterIn—orbitCal

3、ibrationofGravityMeasurementSatelliteXINNin91'2QIULede2ZHANGLihualDINGYanweil(1DFHSatelliteCo．Ltd．，Beijing100094，China)(2ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Analgorithmforin-orbitcalibrationofKBR(K—bandranging)systemoftheSST—LL(10w—lowsatellite—to—satellitetracking)

4、gravitymeasurementsatellitebasedonPEKF(predictiveKalmanfilter)algorithmisproposed．Theproposedalgorithmisembodiedinthreesteps．Firstly，themagnetictorqueandthrustertorqueareappliedtoforcethesatellitetofollowthedesignedatti—tudetrack．Secondly，theobservationofstarsensorisusedtoestimateattitude

5、basedonPEKF．Thirdly，EKF(extendedKalmanfilter)algorithmisusedtoestimatetheKBRsystemphasecen—terbyusingoftherelationshipbetweentheobservationofKBRsystemandsatelliteattitudemo—tionangle．Thenumericalresultsindicatethatphasecentercanbereal—timeestimatedandthecalibrationerrorofKBRsystemphasecen

6、terislessthan0．3mradevenwhentheuncertaintyofsatelliteattitudedynamicsmodelisbig，whichdemonstratestheeffectivenessandrobustoftheproposedalgorithm．Keywords：SST—LLgravitymeasurementsatellite；K—bandrangingsystem；phasecenter；in-orbitcalibration；predictiveKalmanfilteralgorithm收稿日期：2013—08—06；修回

7、日期：2013—10—28基金项目：国家自然科学基金项目(41274041)作者简介：辛宁，男，博士研究生，研究方向为重力测量卫星总体设计。Email：xinnin97@sina．corn。第2期辛宁等：重力测量卫星KBR系统相位中心在轨标定算法1引言低低跟踪(SST—LL)重力测量卫星的核心载荷为K频段测距(KBR)系统，该系统包括两副喇叭天线(分别安装在两颗卫星上)，用于测量KBR系统相位中心之间的距离及距离变化率，测量误差可达微米级L1J。由于重力场反演过程中需要的数据是两颗卫星质心之间的距离及距离变化率，因此还要确定两