测速测角组合自主导航性能评估研究

发布时间：2017-08-06 20:15

  本文关键词：测速测角组合自主导航性能评估研究

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【摘要】：深空探测是当今世界航天科技的重要领域。2011年,我国制定完成了“我国2030年前深空探测发展路线”,对未来深空探测工程的长远发展目标与发展重点开展论证。在路线图中,提出了明确而具体的探测任务,包括对火星、金星、木星等太阳系行星的遥感和探测,以及对近地小行星、对太阳的观测。我国的深空探测将实现由月球探测到行星际探测的技术跨越,深空探测将是21世纪我国走向航天强国的必经历程。在深空探测的各项技术领域中,深空探测导航技术是非常重要的一个方面。导航能力的好坏,将直接影响到深空探测任务的成败。非自主的导航方法由于存在通信时延,随着探测距离的增加,通信时延上升,已经不能满足精度的要求。深空探测自主导航方法具有较强的连续性,其导航数据实时可用,但该方法的缺点在于无法通过人工干预,飞行器只能通过预先设置的算法和参数进行自主导航定轨定姿,因而其导航算法的性能好坏显得尤为重要。针对以上问题,本文主要做了以下几个方面的工作:1.提出了一套深空导航性能评估指标和评估方法体系。其中评估指标主要包括精度、可用性、连续性、实时性、稳定性,从深空探测的项目背景入手,着重分析了提出这些指标的原因,以及其对深空探测导航系统的影响。针对每一种评估指标,都提出了相应的评估方法。综合考虑各项指标,提出了基于层次分析的综合评估方法,通过考虑各项指标的权重,并计算各项滤波算法在各个评估指标方面的效果,来综合评价各个评估指标的优劣。2.针对本项目的深空探测背景,提出了两套性能评估软件方案。其中方案一基于Matlab,主要用于项目的早期阶段快速验证各项算法。方案二基于OGRE和QT库,用C++实现,能够实现深空探测环境的模拟、仿真的参数设置以及最终结果的显示。考虑到后期需要与其他合作单位进行数据交互,因而各项参数都留有接口,并支持自我仿真和数据导入两种模式。3.对各项评估方法进行了分析和仿真,对评估软件进行了测试。设定了一个较为接近真实情况的深空探测仿真环境,选取了三种导航滤波算法并对其导航性能进行了评估。仿真结果表明,各项评估算法能够有效的评估导航滤波算法性能,软件评估系统也能正确运行并得出相应结果。
【关键词】：深空探测 导航 性能评估 仿真平台
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN96
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 背景介绍10
• 1.2 研究意义10-14
• 1.2.1 我国深空探测任务导航能力的需求10-12
• 1.2.2 开展深空探测自主导航技术研究的迫切性12-13
• 1.2.3 深空探测自主导航性能评估的必要性13-14
• 1.3 国内外研究现状14-16
• 1.3.1 深空探测现状与趋势14
• 1.3.2 深空探测自主导航研究现状14-16
• 1.4 主要工作与创新16-17
• 1.5 本文的结构与安排17-19
• 第二章 评估对象分析19-30
• 2.1 系统模型19-21
• 2.2 测速导航系统21-24
• 2.3 测角导航系统24-27
• 2.4 组合导航系统27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 评估方法体系30-44
• 3.1 评估指标30-34
• 3.1.1 精度30
• 3.1.2 可用性30-31
• 3.1.3 连续性31-32
• 3.1.4 实时性32-33
• 3.1.5 稳定性33-34
• 3.2 评估方法34-43
• 3.2.1 针对精度的评估34-36
• 3.2.2 针对可用性的评价36-37
• 3.2.3 针对连续性的评价37-38
• 3.2.4 针对实时性的评价38
• 3.2.5 针对稳定性的评价38-39
• 3.2.6 综合评价39-43
• 3.3 本章小结43-44
• 第四章 软件评估系统44-67
• 4.1 原理46-47
• 4.1.1 红移测速导航模块46
• 4.1.2 天文测角导航模块46
• 4.1.3 组合导航模块46
• 4.1.4 滤波46
• 4.1.5 评估模块46-47
• 4.2 设计方案一47-49
• 4.3 设计方案二49-66
• 4.3.1 模型设计50-52
• 4.3.2 物理规律52-58
• 4.3.3 导航评估的仿真与实现58-64
• 4.3.4 程序运行流程64-66
• 4.4 本章小结66-67
• 第五章 测试案例67-76
• 5.1 精度68-69
• 5.2 可用性69
• 5.3 连续性69
• 5.4 实时性69
• 5.5 综合评估69-72
• 5.6 软件结果72-75
• 5.6.1 虚拟现实部分72-73
• 5.6.2 物理逻辑部分73-74
• 5.6.3 评估显示部分74-75
• 5.7 本章小结75-76
• 第六章 结论76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 攻读硕士学位期间取得的成果81-82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 伍雁雄;张新;张继真;王灵杰;曲贺盟;朱杨;曾飞;;星光折射自主导航星敏感器及光学系统设计研究[J];光学学报;2015年02期

2 雷厉;朱勤专;;飞行器测控通信技术发展趋势与建议[J];飞行器测控学报;2014年06期

3 崔平远;徐瑞;朱圣英;赵凡宇;;深空探测器自主技术发展现状与趋势[J];航空学报;2014年01期

4 李t，

本文编号：631281