题目：编队飞行卫星自主相对定轨研究

在卫星编队飞行中，相对自主定轨是队形保持和控制的基础，是编队任务必须要解决的关键技术之一。本文对卫星编队飞行自主相对定轨进行了研究。 本文首先对航天器相对运动方程进行了整理和推导，给出了描述航天器高精度相对运动的几何法动力学方程。它考虑了地球J2项摄动，且是解析形式，可以方便地应用到编队飞行卫星自主相对定轨中。 针对相对定轨的估计问题，研究了多种滤波算法。主要有EKF和UKF以及粒子滤波，分析了粒子滤波的关键技术，研究了采用EKF和UKF以及将强跟踪滤波器与EKF或UKF结合起来产生粒子滤波的重要性密度函数的方法。这些滤波算法的研究为卫星编队飞行自主相对定轨提供了方便的工具。 把几何法的动力学方程引入到编队飞行自主相对定轨的研究中，测量采用星间测距和测角的原理，建立了系统模型并进行了仿真分析。 为了更好地解决摄动影响下卫星编队飞行相对定轨中涉及的测量与控制的矛盾，利用相对位置和相对速度与轨道要素差的转换关系，建立了以相对平均轨道要素差为状态向量，星间距离和方位为观测向量的系统模型，把测量和控制所需要的轨道状态统一在系统模型中进行相对定轨计算。 对只进行星间测距和增加太阳敏感器测量信息两种测量原理进行了研究；分析了测量精度、仿真步长、编队构型尺寸及中心卫星轨道参数等因素对定轨精度的影响；分析了中心卫星轨道参数存在误差时对相对定轨精度的影响。 把各种滤波算法应用到卫星编队飞行自主相对定轨中，通过仿真实验对EKF、UKF、EPF、UPF和IPF-UKF进行了比较分析。