0043] 作为本发明上述实施例的扩展，在步骤S101，在获取GNSS观测数据时，需对GNSS 信号信息预处理。预处理的操作可包括对GNSS信号的粗差探测与周跳探测和修复之后，并 可根据两个飞行器间的时钟差，将两个飞行器的GNSS观测数据同步到同一观测时刻
[0044] 通过上述预处理过程，可以获得"干净"的双频GNSS观测数据。利用该GNSS数据 进一步结合，结合相对轨道动力学模型可获得分米级（甚至厘米）精度的卫星绝对坐标，对 应星载接收机钟差也能够达到Ins的精度。
[0045] 并且，基于飞行器间的时钟插差，例如两个卫星编队飞行时的Ins的时钟差，可不 同观测时刻的GNSS观测数据同步到同一观测时刻，从而能够最大程度消减采样时标误差 对相对定位测量结果的影响，保证星间基线的高精度测量和相对时钟同步。
[0046] 进一步，作为上述实施例的扩展，参考图2,可利用获得的GNSS观测数据，构建飞 行器的单差观测方程。以编队飞行的卫星为例，在星间构建单差观测方程，可消除GNSS卫 星钟差，并削弱GNSS卫星星历误差（精密星历改正后残差），单差观测方程为：
[0048] 上式中各参数含义如下：[0049] : h时刻参考星和协作星关于导航卫星r的载波相位单差（周）；
[0047] (1)
[0050] h时刻参考星和协作星关于导航卫星j的载波相位单差（周）；
[0051] 士时刻参考星接收机钟差和协作星接收机钟差的差值（s);
[0052] h时刻参考星和协作星关于导航卫星r的伪距噪声单差（m);
[0053] h时刻参考星和协作星关于导航卫星j的伪距噪声单差（m);
[0054] h时刻参考星和协作星关于导航卫星r的整周模糊度单差（周）；
[0055] h时刻参考星和协作星关于导航卫星j的整周模糊度单差（周）；
[0056] h时刻参考星和协作星关于导航卫星r的载波相位噪声单差（m);
[0057] h时刻参考星和协作星关于导航卫星j的载波相位噪声单差（m)等。
[0058] 进一步的，作为上述步骤S103的扩展，上述的相对轨道动力学模型可通过将飞行 器各自的轨道动力学模型做差获得。
[0059] 在上述步骤S104中，星间相对轨道动力学模型是非线性系统，需要利用泰勒公式 在状态估计值处进行线性展开。参考图3中的步骤，在非线性系统的参数估计中，一般采扩 展卡尔曼滤波。在基于星间相对动力学模型的GNSS载波相位差分中，采用参数估计器EKF 对卫星相对位置、速度，相对钟差，单差模糊度，相对光压系数，相对大气阻力系数以及三轴 相对经验加速度等进行统一滤波估计。上述各步骤操作操作完成后，即可输出高精度星基 相对状态
[0060] 图4为本发明实施例飞行器相对测量系统示意图。
[0061] 参考图3,在该系统中，包括数据获取模块、模型确定模块、滤波输出模块。其中，数 据获取模块用于获取两个飞行器各自的GNSS观测数据，其对GNSS数据的获取处理与上述 步骤S101相同。
[0062] 模型确定模块，根据获取的GNSS观测数据，构建飞行器的单差观测方程并确定飞 行器编队飞行的各自轨道动力学模型，并根据轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨 道动力学模型。该相对轨道动力学模型通过两个轨道动力学模型做差获得。
[0063] 滤波输出模块，对相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计 获取飞行器间的相对状态。该滤波输出模块的操作与上述步骤S104中的滤波操作相同。
[0064] 以上实施例提供的技术方案中的全部或部分内容可以通过软件编程实现，其软件 程序存储在可读取的存储介质中，存储介质例如：计算机中的硬盘、光盘或软盘。
[0065] 注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行 了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还 可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1. 一种飞行器相对测量方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取两个飞行器的GNSS观测数据； 根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型，以及构建飞行 器的单差观测方程； 根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型； 对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并确定飞行器 间的相对状态。2. 如权利要求1所述方法，其特征在于，还包括对所述两个飞行器的GNSS观测数据进 行预处理的步骤；所述预处理包括： 根据两个飞行器间的时钟差，将所述两个飞行器的GNSS观测数据同步到同一观测时 刻。3. 如权利要求1或2所述方法，其特征在于，还包括：根据所述两个飞行器的GNSS观 测数据构建飞行器的单差观测方程。4. 如权利要求3所述方法，其特征在于：所述滤波估计同时对所述相对轨道动力学模 型和所述单差观测方程进行处理。5. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述相对轨道动力学模型通过所述两个飞行 器各自的轨道动力学模型做差获得。6. 如权利要求1所述方法，其特征在于，所述相对状态包括：两个飞行器间的相对位 置、相对速度和相对加速度。7. -种飞行器相对测量系统，其特征在于，包括： 数据获取模块，用于获取两个飞行器各自的GNSS观测数据； 模型确定模块，用于根据所述GNSS观测数据，构建飞行器的单差观测方程并确定飞行 器编队飞行的各自轨道动力学模型；根据所述轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨 道动力学模型； 滤波输出模块，用于对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波 估计获取飞行器间的相对状态。8. 如权利要求7所述系统，其特征在于：所述数据获取模块还用于对获取的所述GNSS 观测数据进行预处理，所述预处理包括根据两个飞行器间的时钟差，将所述两个飞行器的 GNSS观测数据同步到同一观测时刻。9. 如权利要求7或8所述系统，其特征在于：所述模块确定模块，对所述轨道动力学模 型做差获取所述相对轨道动力学模型。10. 如权利要求7所述系统，其特征在于：所述滤波输出模块对所述相对轨道动力学模 型和单差观测方程同时进行滤波，所述单差观测方程通过根据所述两个飞行器的GNSS观 测数据构建。
【专利摘要】本发明公开了一种飞行器相对测量方法，包括以下步骤：获取两个飞行器的GNSS观测数据；根据所述GNSS观测数据，确定飞行器编队飞行的各自轨道动力学模型,以及构建飞行器的单差观测方程；根据两个飞行器各自的轨道动力学模型确定两个飞行器间的相对轨道动力学模型；对所述相对轨道动力学模型、相对状态和单差观测方程进行滤波估计，并确定飞行器间的相对状态。同时本发明还公开了一种飞行器相对测量系统，采用本发明可以实现飞行器间相对状态的测量。
【IPC分类】G01S19/51, G01S19/52
【公开号】CN105652308
【申请号】
【发明人】蔡仁澜, 王岳辰, 李东俊, 金彪, 宗干
【申请人】航天恒星科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2014年11月27日