航天器应急姿态捕获中GPS信号的应用

›› 2010, Vol. 30 ›› Issue (5): 69-73.

航天器应急姿态捕获中GPS信号的应用

张荣之, 周凤歧

（西北工业大学航天学院，西安 710072)

收稿日期:2010-01-04 修回日期:2010-04-20 出版日期:2010-10-25 发布日期:2010-10-25
作者简介:张荣之 1962年生，1989年获郑州测绘学院卫星大地测量专业硕士学位，现为西北工业大学航天学院导航、制导与控制专业博士研究生，研究方向为卫星轨道动力学。

GPS Signal Application to Spacecraft Emergent Attitude Acquisition

ZHANG Rong-Zhi, ZHOU Feng-Qi

(College of Astronautics，Northwestern Polytechnical University，Xi′an 710072)

Received:2010-01-04 Revised:2010-04-20 Published:2010-10-25 Online:2010-10-25

摘要/Abstract

摘要： 星载全球定位系统（GPS）卫星接收机在测量接收各GPS卫星信号时，可同时得到接收信号的信号强度测量辅助数据E。理论分析表明，接收信号的强度E与信号入射天线的法向夹角α强相关。如建立E与α稳定的先验模型，E就可以作为测量值，计算入射天线的角度α。在同一时刻，通过三个以上GPS卫星信号入射天线的角度α，可计算星载GPS卫星接收机接收天线的空间姿态。确定姿态的精度取决于E与α相关先验模型的稳定性。利用CHAMP卫星星载接收机在轨实测数据检验，估算的初始姿态精度为2°~3°。该方法可作为航天器故障状态下应急姿态捕获的一种辅助手段，也可为携带星载GPS而无高精度定姿要求的简易航天器提供一种新的无附加成本的定姿途径。

关键词: 姿态确定, 全球定位系统, 信号强度, 卫星

Abstract: Pseudo-range and phase measurement data received by onboard global positioning system (GPS) satellite receiver are broadly used in satellite orbit measurement. However, while GPS signals are received, the measurement auxiliary data signal strength (E) of receiving data are received at the same time by the receiver. Theoretical analysis indicates that there is a strong correlation between the signal strength (E) of receiving data and signal antenna angle α. If a strong correlation prior model between E and α is established, α can be calculated by E. In spacecraft missions, the relative positions of spacecraft and GPS satellites are known. The attitude of receiving antenna of onboard GPS satellite receiver can be calculated by three or more α of GPS satellite signal antenna during a fixed time. The accuracy of attitude determination is determined by the stability of the prior model. The observed and calculated data of the CHAMP satellite show that the accuracy for initial attitude determination is about 2°~3°. 

Key words: Attitude determination, Global positioning system, Signal strength, Satellite

张荣之, 周凤歧. 航天器应急姿态捕获中GPS信号的应用[J]. , 2010, 30(5): 69-73.

ZHANG Rong-Zhi, ZHOU Feng-Qi. GPS Signal Application to Spacecraft Emergent Attitude Acquisition[J]. , 2010, 30(5): 69-73.

[1]	曹海翊, 张新伟, 黄缙, 贺涛, 毛一岚, 卢清荣. 陆地生态系统碳监测卫星系统设计与技术创新[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(6): 112-124.
[2]	谢一凇, 范兰兰, 李正强, 洪津, 林军, 郑杨, 董鉴韬, 伽丽丽, 马䶮, 张罗, 王羿, 涂碧海, 朱梦瑶. 陆地生态系统碳监测卫星多角度偏振成像仪细粒子气溶胶反演[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(6): 125-134.
[3]	彭欢, 倪建军, 孙立, 杨居奎, 张靖涛. 陆地生态碳卫星植被激光雷达大动态激光探测技术[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(6): 135-141.
[4]	刘慧梁, 孙茜, 楚尧, 彭菲, 江帆, 吕红剑, 蔡亚星, 王平. 卫星星座分布概率解析算法及精度分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(5): 56-64.
[5]	苗峻, 涂歆滢, 殷建丰, 彭靖, 李海津, 陈子匀. 基于ADDPG策略的超立方体卫星编队控制[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(4): 24-34.
[6]	李翔, 宫江雷, 郭莉芳, 韩笑冬, 王超, 杨凯飞. 支持任务自主接入的星务软件重构方法[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(4): 52-65.
[7]	戴炜, 张钟元, 李光昱, 韩伟. 板式表面张力贮箱推进剂重定位过程数值仿真的网格收敛性分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(4): 85-92.
[8]	武威, 刘荟萃, 曹建峰, 鞠冰, 王潜心, 吴志远. 基于卡尔曼滤波平滑多普勒值的单频周跳探测方法[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(4): 120-125.
[9]	闫新庆, 李雅琪, 张晨曦, 皇甫中民, 张宁, 刘雪梅. 微纳卫星热状态仿真及分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(3): 35-42.
[10]	戴翠琴, 秦杰鹏, 许涛, 唐宏. 基于QoS保障的低轨卫星星座设计[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(3): 105-115.
[11]	周锦雯, 刘乃金, 陈清霞. 基于分布式深度学习的多星计算卸载策略[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(2): 73-80.
[12]	严涛, 田野, 李天, 王国永, 王瑛, 周泉, 边朗. CSK调制信号的跟踪方法[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(2): 117-127.
[13]	顾轶, 韩潮, 刘建勋, 刘升刚, 邢炜. 基于卫星云图的大区域云层预测方法[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(2): 165-173.
[14]	李宁, 岳程斐, 郭海波, 邱实, 曹喜滨. 大规模卫星星群域管控策略设计[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(1): 18-28.
[15]	张耀元, 杨洪伟, 袁荣钢, 梁奕瑾, 李爽. 面向卫星多目标重复观测任务的分层聚类规划[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(1): 29-43.