自主光學(xué)導(dǎo)航非線性濾波算法研究.pdf

1、新世紀(jì)以來，以大、小天體探測為代表的深空探測新熱點(diǎn)逐漸興起，深空探測技術(shù)研究與計劃實(shí)施迎來新的高潮。深空探測任務(wù)的遠(yuǎn)距離導(dǎo)致較大的通訊延遲，靠地面測控站與深空探測器進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊，已經(jīng)不能滿足深空探測的任務(wù)要求。自主導(dǎo)航技術(shù)必將取而代之，成為二十一世紀(jì)深空探測領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文結(jié)合“十五”863計劃項(xiàng)目----“深空探測器自主導(dǎo)航技術(shù)”，分析了深空探測自主光學(xué)導(dǎo)航的背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，研究了一系列非線性濾波算法在自主光學(xué)導(dǎo)航技術(shù)中

2、的應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴在綜合分析大量有價值的參考文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了自主光學(xué)導(dǎo)航系統(tǒng)的研究意義、背景、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀；結(jié)合深空探測以及自主光學(xué)導(dǎo)航的任務(wù)流程，對光學(xué)導(dǎo)航原理進(jìn)行簡要分析；針對深空探測不同的任務(wù)階段，介紹了相應(yīng)的軌道動力學(xué)模型，并給出了各自的導(dǎo)航方案；對深空探測的觀測模型建立過程進(jìn)行了必要的說明，為下一步自主光學(xué)導(dǎo)航非線性濾波算法研究打下良好的基礎(chǔ)。
　　 ⑵針對深空探測任務(wù)實(shí)時性要求較高，數(shù)據(jù)

3、運(yùn)算量大，而星載計算機(jī)運(yùn)算能力有限的問題，在黃道坐標(biāo)系中引入柱面坐標(biāo)系，將TSS-EKF算法應(yīng)用到自主光學(xué)導(dǎo)航中，減少了狀態(tài)量和觀測量的耦合關(guān)系，避免了繁雜的矩陣運(yùn)算，提高了狀態(tài)估計的實(shí)時性。同時，改進(jìn)了接近段軌道動力學(xué)模型，在一定程度上提高了模型精度；結(jié)合接近段軌道動力學(xué)模型，將一種改進(jìn)的UD-EKF算法在光學(xué)導(dǎo)航中加以應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的EKF濾波進(jìn)行了比較，仿真結(jié)果優(yōu)勢明顯。
　　 ⑶針對單一導(dǎo)航系統(tǒng)使用多種傳感器這一特定問題