题目：基于GNSS的小卫星编队飞行相对导航算法研究

随着现代小卫星的出现以及新技术的迅速发展，编队小卫星的应用领域不断拓展，在军事和科学研究等方面显示出比传统卫星越来越大的优势。目前，编队小卫星技术已成为国内外的研究热点，具有广阔的应用前景。本文以北航小卫星编队飞行任务为背景，主要目标为确定相对半长轴，用以为串行编队的构型保持控制提供相对测量。本文首先研究了编队卫星相对运动的数学模型，比较了经典的C_W方程和基于相对轨道要素的描述方式，分析了后者用于研究编队卫星的优势。根据小卫星项目需求的构型，设计了合适的相对轨道要素，并进行了仿真验证。GPS定位技术在本项目编队卫星相对导航中的应用是本文的研究重点。以特定的单频星载GPS接收机为基础，研究了GPS相对导航技术应用于本任务的可行性。由于编队卫星的GPS相对导航不同于传统的DGPS或RTK方式，本文分析了GPS在编队任务中的特殊问题，同时提出了相应的解决方案并进行了仿真验证。对于编队卫星，为利用GPS载波的高精度相对定位技术，必须解决动态长基线的整周模糊度解算问题。对此，本文主要研究了Hatch滤波技术、OTF模糊度在航解算以及LAMBDA模糊度搜索方法。经过仿真测试，验证了算法的正确性。在上述研究成果的基础上，本文以相对轨道要素为理论依据，利用多轨道周期的高精度测量数据对迹向距离漂移率进行求解，最终得出编队卫星的半长轴之差，以此为测量值对编队卫星进行轨道控制。通过仿真测试，验证了此方法的可行性。