基于非线性滤波的深空探测自主导航应用研究

发布时间：2017-08-13 06:38

  本文关键词：基于非线性滤波的深空探测自主导航应用研究

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【摘要】：自主导航技术因其有助于提高探测器在外的自我生存能力,减少对地面站的依赖等优点,已成为深空探测领域的关键技术。天文自主导航是常用的自主导航方式,传统的天文导航是通过图像测角的方式实现导航,但却存在计算量大、复杂繁琐的问题,近年有一种新型的天文自主导航方法被提出来,它主要是利用光谱红移测速来实现导航的,其具有高度自主、无延迟和实现简单的特点,但目前还属于理论探究阶段。而在优化导航性能方面,除了通过硬件提高外,另一关键因素是导航滤波算法的优化和选择,通过研究滤波算法中影响系统性能的因素,可以给出滤波算法的优化原则,同时通过评判滤波算法对系统性能的效果,可以有针对性的选择对导航系统最优的滤波算法。本文以某次深空探测的地火转移段飞行任务为背景,主要研究非线性滤波算法与自主导航系统的性能之间的关系,评判不同滤波算法的效果。为更好的分析研究,本文通过MATLAB搭建仿真实验平台,以天文自主导航系统中的光谱红移导航这一新型系统作为测试系统,将不同的非线性滤波算法嵌入该自主导航系统中,利用评估模块对当前滤波算法下的系统性能进行评估分析,以数值或图形形式评估滤波算法对导航性能发挥的效用。论文的工作和贡献主要有:(1)实验使用了STK软件,利用当前已公布的轨道数据进行轨道仿真,产生标定轨道数据,较以往的数据生成方式有效逼近真实环境。(2)研究深空探测环境下的自主导航原理及方法,用MATLAB搭建了新型的天文自主导航系统——光谱红移导航系统。(3)将EKF、UKF、UPF几种滤波算法在新型的自主导航系统中实现,分析了这几种滤波算法中影响新型系统性能的因素,并给出了优化导航性能的原则。(4)通过一套评估指标,以数据或图形的形式描述当前滤波算法下的导航性能,为优化和选择滤波算法提供参考信息。
【关键词】：深空探测 自主导航 红移导航 非线性滤波
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V448.2

【参考文献】

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1 崔文;深空探测光学自主导航研究[D];清华大学;2012年

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本文编号：665918