基于非線性濾波的深空探測自主導(dǎo)航應(yīng)用研究.pdf

1、自主導(dǎo)航技術(shù)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(diǎn)，已成為深空探測領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。天文自主導(dǎo)航是常用的自主導(dǎo)航方式，傳統(tǒng)的天文導(dǎo)航是通過圖像測角的方式實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，但卻存在計(jì)算量大、復(fù)雜繁瑣的問題，近年有一種新型的天文自主導(dǎo)航方法被提出來，它主要是利用光譜紅移測速來實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的，其具有高度自主、無延遲和實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)，但目前還屬于理論探究階段。而在優(yōu)化導(dǎo)航性能方面，除了通過硬件提高外，另一關(guān)鍵因素是導(dǎo)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(shí)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(dǎo)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(zhuǎn)移段飛行任務(wù)為背景，主要研究非線性濾波算法與自主導(dǎo)航系統(tǒng)的性能之間的關(guān)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(shí)驗(yàn)平臺，以天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)中的光譜紅移導(dǎo)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(dǎo)航系統(tǒng)中，利用評估模塊對當(dāng)前濾波算法下的系統(tǒng)性能進(jìn)行評估分析，以數(shù)值或圖形形式評估濾波算法對導(dǎo)航性能發(fā)揮的效用。論文的工作和貢獻(xiàn)主要有：
　?。?）實(shí)驗(yàn)使用了STK軟件，利用當(dāng)前已公布的軌道數(shù)據(jù)進(jìn)行軌道仿真，產(chǎn)生標(biāo)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(shí)環(huán)境。
　　（2）研究深空探測環(huán)境下的自主導(dǎo)航原理及方法，用 MATLAB搭建了新型的天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)——光譜紅移導(dǎo)航系統(tǒng)。
　?。?）將EKF、UKF、UPF幾