基于粒子濾波的空天飛行器多源信息融合導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、空天飛行器由于其特殊的飛行任務(wù)和復(fù)雜的飛行環(huán)境，對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的自主性、可靠性和導(dǎo)航精度均提出了很高的要求，以慣性/衛(wèi)星/天文為基礎(chǔ)的多源信息融合導(dǎo)航技術(shù)為實(shí)現(xiàn)空天飛行器高精度和高可靠導(dǎo)航提供了很好的基礎(chǔ)。空天飛行器多源信息融合導(dǎo)航技術(shù)的核心在于信息融合方法，傳統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法可以很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)多源異類(lèi)導(dǎo)航傳感器信息的融合，但在高動(dòng)態(tài)環(huán)境下，其性能會(huì)由于對(duì)組合濾波模型的一階線(xiàn)性化展開(kāi)而蛻化甚至導(dǎo)致濾波發(fā)散；此外，考慮到導(dǎo)航傳感器在高動(dòng)態(tài)

2、環(huán)境下也會(huì)出現(xiàn)誤差的異常變化，如果不對(duì)出現(xiàn)異常的導(dǎo)航傳感器輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行故障檢測(cè)，也將大大降低多源信息融合導(dǎo)航系統(tǒng)的性能。
　　考慮到單一的導(dǎo)航系統(tǒng)難以完全獨(dú)立地為空天飛行器提供高精度的導(dǎo)航信息，為此，本文針對(duì)性開(kāi)展了空天飛行器多源信息融合組合導(dǎo)航方案和算法的研究，為保證空天飛行器在發(fā)射主動(dòng)段對(duì)導(dǎo)航高精度和高可靠性的要求，研究提出了基于粒子濾波的空天飛行器多源信息融合組合導(dǎo)航方案和算法，推導(dǎo)并建立了發(fā)射慣性系下的空天飛行器多源信息融

3、合自主導(dǎo)航數(shù)學(xué)模型，從而為空天飛行器多源信息融合自主導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了基本依據(jù)。
　　由于傳統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波算法存在一階線(xiàn)性化近似和對(duì)噪聲統(tǒng)計(jì)特性要求較高的情況，本文研究了基于粒子濾波的新型非線(xiàn)性濾波算法，并且構(gòu)建了基于粒子濾波的空天飛行器慣性/GPS/星敏感器多源信息融合組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射慣性系下導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)估計(jì)，仿真結(jié)果表明采用粒子濾波算法較擴(kuò)展卡爾曼濾波算法具有更高的導(dǎo)航精度，從而為空天飛行器組合導(dǎo)航系

4、統(tǒng)非線(xiàn)性濾波算法的實(shí)現(xiàn)提供了理論支撐。
　　針對(duì)空天飛行器導(dǎo)航系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)知的傳感器故障問(wèn)題，本文分析了常見(jiàn)的故障檢測(cè)算法，并著重研究了基于粒子濾波的似然函數(shù)故障檢測(cè)算法和狀態(tài)估計(jì)殘差故障檢測(cè)算法，研究結(jié)果表明這兩種故障檢測(cè)算法均可以靈敏地檢測(cè)導(dǎo)航傳感器故障，有效解決了多源信息融合導(dǎo)航系統(tǒng)中傳感器的可靠接入問(wèn)題，為保障空天飛行器長(zhǎng)時(shí)間飛行所具備的高可靠性導(dǎo)航要求奠定了理論基礎(chǔ)。
　　在研究基于粒子濾波的空天飛行