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Microsoft Word - X 射线天文学编队飞行任务的相对导航和指向误差预算.docx
本文介绍了一种新型编队飞行任务 Cal X-1 的相对导航和卫星间指向的误差预算。尽管进行了广泛的地面校准活动，但轨道 X 射线天文台的交叉比较表明，测量的天体源通量存在超过 10% 的系统性差异。Cal X-1 任务将通过使用一对编队飞行的 SmallSat 建立在轨 X 射线通量标准来解决这一问题。第一艘航天器将搭载一台 X 射线望远镜，而第二艘航天器将搭载一个绝对校准的 X 射线源。任务设计需要精确的卫星间指向，但由于尺寸、重量、功率和成本方面的限制，无法使用专用硬件。本文试图证明通过先进的相对导航技术可以满足具有挑战性的卫星间指向要求。高保真模拟展示了合适的相对导航系统的性能。接下来，开发一个数学模型，该模型考虑了相对导航、姿态确定和航天器结构组装引起的误差，以便计算指向知识误差。通过将该指向知识误差与 Cal X-1 任务的要求进行比较，证明了所提出的卫星间指向方法的可行性。
高度椭圆形轨道飞行的航天器形成的亚毫米级相对导航技术
摘要：高度椭圆形轨道（HEO）中的航天器的形成（SFF）引起了很多关注，因为在太空探索中的许多应用中，同时精确的指导导航和控制（GNC）技术（尤其是精确的范围）为此类SFF任务提供了成功的基础。在本文中，我们介绍了一种新颖的K带微波炉（MWR）设备，该设备旨在在未来的HEO SFF任务中对亚毫米级的精确范围技术的轨道验证。范围技术是一种同步的双单向范围（DOWR）微波相蓄积系统，在实验室环境中实现了数十微米的范围精度。提供了MWR设备的详细设计和开发过程，并分析了范围的错误源，并考虑了实际的扰动，为HEO形成场景提供了相对的轨道动态模型。此外，引入了一种自适应卡尔曼过滤算法，用于SFF相对导航设计，并结合了过程噪声不确定性。在使用MWR时，SFF相对导航的性能在高精度六个自由度（6-DOF）移动平台的硬件（HIL）模拟系统中测试。使用自适应过滤器的MWR的最终范围估计误差小于35 µm m，范围率为8.5 µm/s，这证明了未来HEO形成任务应用程序的有希望的准确性。