基于非線性濾波的深空探測自主導航應用研究.pdf

1、自主導航技術因其有助于提高探測器在外的自我生存能力，減少對地面站的依賴等優(yōu)點，已成為深空探測領域的關鍵技術。天文自主導航是常用的自主導航方式，傳統(tǒng)的天文導航是通過圖像測角的方式實現(xiàn)導航，但卻存在計算量大、復雜繁瑣的問題，近年有一種新型的天文自主導航方法被提出來，它主要是利用光譜紅移測速來實現(xiàn)導航的，其具有高度自主、無延遲和實現(xiàn)簡單的特點，但目前還屬于理論探究階段。而在優(yōu)化導航性能方面，除了通過硬件提高外，另一關鍵因素是導航濾波算法的優(yōu)化

2、和選擇，通過研究濾波算法中影響系統(tǒng)性能的因素，可以給出濾波算法的優(yōu)化原則，同時通過評判濾波算法對系統(tǒng)性能的效果，可以有針對性的選擇對導航系統(tǒng)最優(yōu)的濾波算法。
　　本文以某次深空探測的地火轉移段飛行任務為背景，主要研究非線性濾波算法與自主導航系統(tǒng)的性能之間的關系，評判不同濾波算法的效果。為更好的分析研究，本文通過MATLAB搭建仿真實驗平臺，以天文自主導航系統(tǒng)中的光譜紅移導航這一新型系統(tǒng)作為測試系統(tǒng)，將不同的非線性濾波算法嵌入該自主

3、導航系統(tǒng)中，利用評估模塊對當前濾波算法下的系統(tǒng)性能進行評估分析，以數(shù)值或圖形形式評估濾波算法對導航性能發(fā)揮的效用。論文的工作和貢獻主要有：
　?。?）實驗使用了STK軟件，利用當前已公布的軌道數(shù)據(jù)進行軌道仿真，產(chǎn)生標定軌道數(shù)據(jù)，較以往的數(shù)據(jù)生成方式有效逼近真實環(huán)境。
　?。?）研究深空探測環(huán)境下的自主導航原理及方法，用 MATLAB搭建了新型的天文自主導航系統(tǒng)——光譜紅移導航系統(tǒng)。
　?。?）將EKF、UKF、UPF幾