近地航天器量子导航定位卡尔曼滤波算法研究

王志刚, 邓逸凡, 杨绚

(1.西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072;2.航天飞行动力学技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072)



近地航天器量子导航定位卡尔曼滤波算法研究

王志刚1,2, 邓逸凡1,2, 杨绚1,2

(1.西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072;2.航天飞行动力学技术国家重点实验室, 陕西 西安 710072)

针对近地航天器量子导航定位系统,为了进一步提高其定位精度,利用滤波技术将QPS测量值结合航天器的运动模型进行状态量的滤波估计。给出了基于基线干涉原理的量子定位系统观测方程和以二体运动为主的航天器轨道运动模型,在此基础上详细推导了扩展卡尔曼滤波处理过程,并针对该模型进行了仿真。仿真结果表明,基于EKF的量子导航定位精度有明显提高。

量子导航; 卡尔曼滤波; 定位精度

0　引言

量子定位系统(Quantum Positioning System,QPS)是采用具有量子特性的脉冲信号,基于基线干涉原理实现定位的。它可以突破经典无线电导航体制的定位精度上限,并具有较高的安全性[1-2]。2005年,美国陆军研究实验室的Bahder博士基于传统卫星定位系统的设计思想提出了星基量子定位系统的总体设计方案[1]。Bahder进行的仿真计算表明,忽略重力场以及大气的影响,同时假定坐标系统是封闭的,不受其他因素影响,采用量子定位系统进行定位,误差(标准偏差)可低于1 cm。在国内,文献[3-6]研究了QPS的研究现状、潜在优势和发展趋势等。研究表明,QPS的一个显著特点就是具有极高的定位精度和很高的安全性,能够检测入侵者的存在。……