MATLAB基于北斗的低轨卫星定轨技术研究(2)
4 低轨卫星定轨的非线性滤波 14
4．1 扩展Kalman滤波算法(EKF) 14
4．2 低轨卫星定轨的扩展卡尔曼滤波 16
5 扩展卡尔曼滤波在MATLAB中的仿真和分析 21
5．1 MATLAB 21
5. 2 MATLAB仿真和分析 21
结 论 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪论
1．1 课题的研究背景
近几十年来，随着科技在计算机领域、航天技术领域、通讯数据传输等众多领域的高速发展，人类的活动探索范围由地面到高空，再向太空不断推进。1957年前苏联Sputnik卫星成功发射上天，标志着人造卫星来实现空间定位的时代拉开序幕。导航定位技术是当前科学技术中很重要的一门科学技术，它被广泛应用在航天、航空、航海以及民用等众多领域[1]。而其中，卫星导航系统是当前最具发展前景，也具有广泛带动性的高科技领域之一，它的发展程度既标志又体现了一个国家的综合国力、核心竞争力以及科学技术的创新能力。故而各大国都极为重视卫星导航技术的发展和建设。
在之前美国的全球定位系统（GPS）和俄国的GLONASS卫星导航系统的建立后，我国自主研究的北斗卫星导航系统（BDS）正在逐步建设中。北斗卫星导航系统，是由地面端、空间端和用户端三个部分构成的[2]。它的工作状态具有全天候性和全天时性。它的服务范围覆盖整个地球，可以为各种类型的用户提供高精度、高可靠性的定位、导航、授时服务[3]。除此之外，它还具有短报文通信能力。
低轨卫星大多被用于军事目标的探测。因为低轨卫星距目标较近，容易得到目标物的高分辨率图像。除此之外，低轨卫星也被用于手机通讯。因为低轨卫星的高度低，故而缩短了信息在传送中需要的时间，及减小了延时，同时损耗在传送过程中的能量也得以减少。多个低轨卫星组成的通信系统，可以面向全球用户提供服务，频率复用也更有效[5]。而蜂窝通信、多址、频率复用、点波束等技术也为低轨卫星移动通信提供了技术保障。低轨卫星也是当今世界具有最广大发展前景的卫星移动通信系统。
1．2 国内外研究进展
1．3 课题研究的目的和意义
随着航天技术的迅速发展，人造卫星被越来越广泛的应用在通信、航空、军事、科研等领域。如今低轨道卫星更多是用于对军事目标探测，其较低的轨道高度使得其获得的目标图像的分辨率能够较高。低轨道卫星也用于手机通讯，卫星的轨道高度低使得传输延时短，路径损耗小。当今世界，在相对平静的外表之下其实是暗波汹涌。在世界的各大势力觊觎的当下，我国如果想在发展中立于不败之地，那么必须要能够知己知彼。因此详尽而准确的信息获取便是必须的。利用北斗卫星系统对低轨卫星的监测定位，除了可以用于对我过自己发射的卫星的管理、控制、文护，也可以对他国的合作外的卫星进行的监测，这对文护我国的国家安全起到巨大的作用。除此之外，我们当前对卫星的监控，多有赖于固定的地面站点、或者测控船等移动的地面站点来进行监测控制。其范围是相当有限的，故而如果监控一个移动卫星，那么就需要诸多地面站点来完成这个任务。那么换一个角度想，可以从地面对空中的低轨卫星进行监测，那么也可以运用高轨卫星向下对低轨卫星进行检测。以本次研究的北斗卫星而言，北斗卫星有35颗卫星构成，覆盖全球，故而无论低轨卫星运行到什么位置，北斗卫星系统都能够将其捕捉进行定位。基于这个思想，展开了此次基于北斗的低轨卫星定轨技术的课题研究。