基于SRUKF的偏心仅测角相对导航方法
本文选题:仅测角导航 + 自主交会 ; 参考:《宇航学报》2016年11期
【摘要】:针对以单个光学/红外相机作为相对导航敏感器的航天器,提出采用相机偏心安装和平方根无损卡尔曼滤波(SRUKF)两种方法,解决自主交会时中远距离和近距离全过程的仅测角导航(AON)问题。在观测相机安装时,人为设置一个分米量级的安装偏心,按照观测距离分段建立相机观测模型并推导了观测敏感矩阵,从理论上证明了径向和法向相机安装偏心可以改善近距离v-bar相对位置保持点的观测度,并且对远距离导航精度没影响。构建了基于SRUKF的仅测角导航方法,该方法不需要强制要求初始估计误差满足小量假设和零均值高斯分布假设。经算例验证,在远距离时,采用本文提出的仅测角导航方法,其导航精度比传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法提高了一倍,计算负载降低了约10%;在近距离时,解决了仅测角导航v-bar相对位置保持点不可观测问题;并且当初始估计误差呈非高斯特性时,依然可以实现对相对距离的无偏估计。
[Abstract]:For a spacecraft with a single optical / infrared camera as a relative navigation sensor, two methods, the eccentric installation of the camera and the square root lossless Kalman filter (SRUKF), are proposed. To solve the problem of angle-only navigation in the whole process of long distance and close range in autonomous rendezvous. In the installation of the observation camera, an artificial installation eccentricity of the order of decimeter is set up, the observation model of the camera is established according to the observed distance segment and the observation sensitivity matrix is derived. It is proved theoretically that the eccentric installation of radial and normal cameras can improve the observability of the relative position holding point of v-bar in close range, and has no effect on the accuracy of long range navigation. An angle-only navigation method based on SRUKF is proposed. The method does not require the initial estimation error to meet the small assumption and the Gao Si distribution hypothesis of zero mean value. The numerical examples show that the accuracy of the proposed angle-only navigation method is twice as high as that of the traditional extended Kalman filter (EKF) method, and the computational load is reduced by about 10 parts at close range. The problem of unobservable relative position holding point of v-bar for angle-only navigation is solved, and the unbiased estimation of relative distance can still be realized when the initial estimation error is non-.
【作者单位】: 国防科学技术大学航天科学与工程学院;瑞士联邦理工学院瑞士宇航中心;载人航天总体研究论证中心;
【基金】:国家自然科学基金(11572345,11272346) 国家部委资助项目(2013CB733100)
【分类号】:V448.2
【参考文献】
相关期刊论文 前7条
1 Luo Yazhong;Zhang Jin;Tang Guojin;;Survey of orbital dynamics and control of space rendezvous[J];Chinese Journal of Aeronautics;2014年01期
2 杨海燕;汤国建;;双目视觉导航信息的可观测性分析[J];宇航学报;2013年02期
3 李九人;李海阳;唐国金;;仅测角导航的自主交会闭环控制偏差分析[J];宇航学报;2012年06期
4 ;Research on the strategy of angles-only relative navigation for autonomous rendezvous[J];Science China(Technological Sciences);2011年07期
5 刘涛;解永春;;空间非合作机动目标跟踪相对导航方法研究[J];宇航学报;2010年05期
6 李丹;刘建业;熊智;熊剑;;基于最小偏度采样的卫星自主导航SRUKF算法[J];南京航空航天大学学报;2009年01期
7 刘勇;徐世杰;;基于两步多模型估计的非合作航天器相对导航[J];宇航学报;2008年02期
【共引文献】
相关期刊论文 前10条
1 贾文哲;王剑平;;两类改进非线性滤波器UKF算法综述[J];化工自动化及仪表;2016年10期
2 于大腾;王华;孙福煜;;考虑潜在威胁区的航天器最优规避机动策略[J];航空学报;2017年01期
3 徐超;王大轶;黄翔宇;;采用双目视觉测量的行星着陆相对导航方法[J];宇航学报;2016年07期
4 龚柏春;罗建军;袁建平;马卫华;;基于可观测性分析的单测角相对导航与闭环制导技术[J];航空学报;2015年07期
5 周洋;闫野;黄煦;朱正龙;;航天器轨道机动的闭环控制精度分析[J];宇航学报;2014年09期
6 龚柏春;罗建军;马悦;;单测角相对导航的相对距离重构新算法[J];中国惯性技术学报;2014年03期
7 林涛;刘以安;;一种改进UKF算法在超视距雷达中的应用[J];计算机仿真;2014年06期
8 吴江飞;雷辉;;星载GPS卫星定轨的UKF-EKF算法[J];测绘学报;2014年05期
9 刘承奇;贾英宏;徐世杰;;四种卡尔曼滤波器在仅视线测量相对导航中的性能比较[J];空间控制技术与应用;2014年01期
10 周洋;闫野;黄煦;;基于线性协方差分析法的轨道机动精度分析[J];计算机仿真;2013年12期
【二级参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 翟光;张景瑞;周志成;;静止轨道卫星在轨延寿技术研究进展[J];宇航学报;2012年07期
2 ;Multi-objective interplanetary trajectory optimization combining low-thrust propulsion and gravity-assist maneuvers[J];Science China(Technological Sciences);2012年03期
3 周建平;;天宫一号/神舟八号交会对接任务总体评述[J];载人航天;2012年01期
4 胡军;解永春;张昊;于丹;胡海霞;张维瑾;;神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统及其飞行结果评价[J];空间控制技术与应用;2011年06期
5 张昊;石磊;涂俊峰;管乐鑫;解永春;;基于交会对接CCD光学成像敏感器的双目测量算法[J];空间控制技术与应用;2011年06期
6 高扬;;电火箭星际航行:技术进展、轨道设计与综合优化[J];力学学报;2011年06期
7 ;Optimal multi-objective trajectory design based on close-looped control for autonomous rendezvous[J];Science China(Technological Sciences);2011年11期
8 ;Necessary and sufficient conditions of the rendezvous between a single spacecraft and three non-coplanar Walker constellation satellites[J];Science China(Technological Sciences);2011年09期
9 ;Research on the strategy of angles-only relative navigation for autonomous rendezvous[J];Science China(Technological Sciences);2011年07期
10 ;Optimal four-impulse rendezvous between coplanar elliptical orbits[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2011年04期
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 康书俊;;量距离的经验[J];新黄河;1953年04期
2 钟平,续志军;一种对空间突发性强闪光目标的测角方法[J];光学精密工程;2002年06期
3 熊芝;邾继贵;耿磊;任瑜;杨学友;叶声华;;空间测量定位系统测角不确定度分析及检定[J];传感技术学报;2012年02期
4 卢毅;;振幅和差测角中信号积累与归一化处理顺序研究[J];舰船电子工程;2013年10期
5 法惟刚;测角后方交会最佳点位的探讨[J];工程勘察;1994年06期
6 严琪;杨瑞强;钟兴旺;王登峰;蔡春贵;;交会对接微波雷达近距离高精度测角算法研究[J];宇航学报;2013年07期
7 鲁令年;数字精密测角的一种新方法[J];电测与仪表;1984年08期
8 吕家云;许磊;蒋全胜;;容栅测角数显仪的误差分析[J];实验科学与技术;2007年01期
9 严琪;杨瑞强;踪念科;张蓬;蔡春贵;;交会对接微波雷达大范围高精度测角算法[J];中国空间科学技术;2013年05期
10 刘哲;卫军胡;赵军;姚东升;孙国基;;多源二维测角信息的三维动态目标跟踪定位算法[J];西安交通大学学报;2008年04期
相关会议论文 前2条
1 孟庆华;;判别测角仪器误差源的方法研究[A];第十三届全国光学测试学术讨论会论文(摘要集)[C];2010年
2 王洪;郭晓冬;洪普;;基于CPLD和单片机的小型激光测角云台设计[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
相关硕士学位论文 前5条
1 陈振龙;弹载单脉冲雷达扩展目标测角技术研究[D];国防科学技术大学;2013年
2 杨姗;MIMO雷达测角技术及分析[D];西安电子科技大学;2015年
3 谭博;三坐标监视雷达低仰角测角方法研究[D];电子科技大学;2011年
4 员琳红;和差多波束跟踪算法及工程实现[D];西安电子科技大学;2012年
5 张娟娟;大型面阵MIMO雷达子阵级波束形成与角度测量研究[D];电子科技大学;2013年
,本文编号:1847404
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/1847404.html