龚柏春，王 沙，郝明瑞，管叙军

(1.南京航空航天大学先进航天技术实验室，南京 210016; 2.复杂系统控制与智能协同技术重点实验室，北京 100074)

0 引 言

编队航天器完成特定任务的前提是编队构型的保持和重构控制，而编队控制的前提是编队成员的精密相对导航[1]。基于一定的动力学模型进行估计，采用航天器上的敏感器进行测量，最后使用EKF滤波算法或UKF滤波算法进行相对状态的更新是目前导航算法的基本框架[2-3]。相对导航动力学模型、测量敏感器测量精度和导航算法一起影响着航天器相对导航的精度和可观测性。

目前，常用的编队航天器相对测量的敏感器主要有：相对GPS、微波雷达、激光雷达、可见光相机、红外相机和激光测距仪等。但是GPS相对导航容易受环境干扰，另外当编队成员距离太远时缺少共同的可见星；无线电测距导航存在镜像轨道的缺陷[4-5]；基于光学相机测角的导航又存在相对轨道不可观或可观测性弱的问题，而且太空复杂的空间环境很影响相机的测量精度[6-9]。此外，还有“无线电+激光”组合的测量方式，利用无线电波束的全天空覆盖特性，实现目标的定向，再引导激光信号完成距离测量。但是编队飞行往往对测量设备和载荷的体积和大小有严格的限制，这要求使用尽可能少的测量装置完成相对轨道的确定。

无线电仅测距、光学仅测角方式导航设备因为相对简单、可靠性高，基于这两种测量方式实现航天器编队相对导航已经成为了领域内的发展趋势，对此国内外学者也进行了大量的研究。……