基于扩展卡尔曼滤波的卫星定轨研究

来源：大地测量与地球动力学杂志2026年第1期北京时间：

作者：张中原, 费玉龙, 卢向阳

单位：1 中国科学院空天信息创新研究院, 北京, 100094

摘要：传统卫星轨道解算方法主要依赖地面事后处理，存在较大时延，难以满足星上自主任务的实时性需求。针对这一问题，提出一种基于扩展卡尔曼滤波的自主实时定轨算法。该算法融合了观测数据质量控制、动力学轨道积分以及参数估计技术，能够实现低轨卫星在轨实时解算。通过将实时轨道和预报轨道分别与地面事后精密参考轨道进行对比，对算法的准确性进行评估。结果表明，在累积72 h观测数据后，实时定轨的三维位置误差为15.18 cm, 而轨道预报在2 h内的三维位置误差优于18.75 cm, 能够满足自主任务规划的需求。此外，经嵌入式平台验证，该算法单次解算周期小于35 s, 内存占用低于4 MB, 符合星载资源的要求。该研究不仅为中高轨卫星自主导航系统的设计提供了理论与技术支撑，而且对提升卫星在轨实时响应能力具有工程应用价值。

关键词：实时定轨,轨道预报,低轨卫星,扩展卡尔曼滤波,嵌入式平台

基金资助：中科卫星(E2H3160103)