非線性濾波技術(shù)研究及其在深空探測自主導航中的應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-01-06 15:26
隨著國家火星探測任務(wù)的正式立項,中國的火星探測正在大踏步的向前邁進�；鹦蔷嚯x地球0.5-4億千米。如此遠的距離意味著巨大的通信時延,導致探測器必須能夠自主修正巡航過程中的各種誤差才能完成這項艱巨的任務(wù),而濾波算法在修正導航位置和速度的偏差中起關(guān)鍵作用。深空環(huán)境復雜多變,探測器的軌道動力學模型和導航系統(tǒng)量測模型必然都是非線性的,只能使用非線性濾波算法來處理以上模型。因此本文的研究重點是非線性濾波算法,尤其是粒子濾波（Particle Filter,PF）,目標是對粒子濾波進行改進。同時,本文的應(yīng)用場景是火星探測巡航段,為了將非線性濾波算法應(yīng)用于探測器巡航的過程中,必須先建立一個有效的探測器自主導航系統(tǒng)。下面是本文的幾點主要工作。1、針對探測器巡航段的導航需求,分析各種導航方式的利弊,最終選定光學自主導航作為本文的自主導航方式。在仿真條件下,建立光學自主導航系統(tǒng)最重要的四個步驟是:建立系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測方程、建立巡航段探測器標稱軌道、選定導航路標并完成導航路標的規(guī)劃、濾波算法。本文通過對軌道動力學及光學相機成像進行研究建立了導航系統(tǒng)的狀態(tài)和量測方程;利用STK（Satellite Too...
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種非線性濾波算法估計值與真實狀態(tài)值（理想真值）
圖 3-6 非線性濾波與真實狀態(tài)值之間的偏差（N 200）圖 3-6 可以看出，PF 擬合的效果最好，UKF 的稍差。不過，PF 在現(xiàn)野值。然 PF 也有它本身的固有缺點，相對于 EKF 與 UKF，PF 所需計算而易見的是，參與粒子濾波的粒子數(shù)越多，運算量越大。這其實也重采樣方法參與的佐證。重采樣的本意即是讓有限的運算資源能權(quán)值粒子，以提高粒子濾波的效率。圖 3-7 為三種非線性濾波算法間（單位：s），即運算量的對比。
圖 3-6 非線性濾波與真實狀態(tài)值之間的偏差（N 200）圖 3-6 可以看出，PF 擬合的效果最好，UKF 的稍差。不過，PF 在現(xiàn)野值。然 PF 也有它本身的固有缺點，相對于 EKF 與 UKF，PF 所需計算而易見的是，參與粒子濾波的粒子數(shù)越多，運算量越大。這其實也重采樣方法參與的佐證。重采樣的本意即是讓有限的運算資源能權(quán)值粒子，以提高粒子濾波的效率。圖 3-7 為三種非線性濾波算法間（單位：s），即運算量的對比。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2018年深空探測熱點回眸[J]. 范全林,王琴,白青江. 科技導報. 2019(01)
[2]高精度動態(tài)星模擬器的光學系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙梓朝,陳啟夢,唐子博,王哲. 計量學報. 2018(05)
[3]未來的深空探測與空間環(huán)境模擬[J]. 焦維新. 航天器環(huán)境工程. 2018(02)
[4]世界典型火星探測發(fā)射軌道及窗口拓展分析（英文）[J]. 耿光有,王玨,宋強,張志國,王建明. 導彈與航天運載技術(shù). 2018(01)
[5]火星探測巡航段天文自主導航方法研究[J]. 陳曉,尤偉,黃慶龍. 深空探測學報. 2016(03)
[6]基于組合導航系統(tǒng)的非線性高斯濾波算法[J]. 王碩,宋申民,于浛,史小平. 控制與決策. 2016(09)
[7]火星探測發(fā)展歷程與未來展望[J]. 于登云,孫澤洲,孟林智,石東. 深空探測學報. 2016(02)
[8]火星探測巡航段與捕獲段光學自主導航方案與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 王密,鄭興輝,程宇峰,陳曉. 武漢大學學報(信息科學版). 2016(04)
[9]粒子濾波理論、方法及其在多目標跟蹤中的應(yīng)用[J]. 李天成,范紅旗,孫樹棟. 自動化學報. 2015(12)
[10]帶不確定量測和未知虛警概率的粒子濾波器[J]. 黃玉龍,張勇剛,李寧,趙琳. 控制理論與應(yīng)用. 2015(08)
博士論文
[1]深空自主導航方法研究及在小天體探測中的應(yīng)用[D]. 常曉華.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]量子Bayes理論研究綜述及其應(yīng)用[D]. 汪冬惠.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]粒子濾波算法研究與實現(xiàn)[D]. 魏國華.電子科技大學 2015
[3]深空探測光學自主導航研究[D]. 崔文.清華大學 2012
[4]粒子濾波重采樣算法研究及其應(yīng)用[D]. 吳寶成.哈爾濱工業(yè)大學 2006
本文編號：2960816
【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：81 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
各種非線性濾波算法估計值與真實狀態(tài)值（理想真值）
圖 3-6 非線性濾波與真實狀態(tài)值之間的偏差（N 200）圖 3-6 可以看出，PF 擬合的效果最好，UKF 的稍差。不過，PF 在現(xiàn)野值。然 PF 也有它本身的固有缺點，相對于 EKF 與 UKF，PF 所需計算而易見的是，參與粒子濾波的粒子數(shù)越多，運算量越大。這其實也重采樣方法參與的佐證。重采樣的本意即是讓有限的運算資源能權(quán)值粒子，以提高粒子濾波的效率。圖 3-7 為三種非線性濾波算法間（單位：s），即運算量的對比。
圖 3-6 非線性濾波與真實狀態(tài)值之間的偏差（N 200）圖 3-6 可以看出，PF 擬合的效果最好，UKF 的稍差。不過，PF 在現(xiàn)野值。然 PF 也有它本身的固有缺點，相對于 EKF 與 UKF，PF 所需計算而易見的是，參與粒子濾波的粒子數(shù)越多，運算量越大。這其實也重采樣方法參與的佐證。重采樣的本意即是讓有限的運算資源能權(quán)值粒子，以提高粒子濾波的效率。圖 3-7 為三種非線性濾波算法間（單位：s），即運算量的對比。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]2018年深空探測熱點回眸[J]. 范全林,王琴,白青江. 科技導報. 2019(01)
[2]高精度動態(tài)星模擬器的光學系統(tǒng)設(shè)計[J]. 趙梓朝,陳啟夢,唐子博,王哲. 計量學報. 2018(05)
[3]未來的深空探測與空間環(huán)境模擬[J]. 焦維新. 航天器環(huán)境工程. 2018(02)
[4]世界典型火星探測發(fā)射軌道及窗口拓展分析（英文）[J]. 耿光有,王玨,宋強,張志國,王建明. 導彈與航天運載技術(shù). 2018(01)
[5]火星探測巡航段天文自主導航方法研究[J]. 陳曉,尤偉,黃慶龍. 深空探測學報. 2016(03)
[6]基于組合導航系統(tǒng)的非線性高斯濾波算法[J]. 王碩,宋申民,于浛,史小平. 控制與決策. 2016(09)
[7]火星探測發(fā)展歷程與未來展望[J]. 于登云,孫澤洲,孟林智,石東. 深空探測學報. 2016(02)
[8]火星探測巡航段與捕獲段光學自主導航方案與關(guān)鍵技術(shù)[J]. 王密,鄭興輝,程宇峰,陳曉. 武漢大學學報(信息科學版). 2016(04)
[9]粒子濾波理論、方法及其在多目標跟蹤中的應(yīng)用[J]. 李天成,范紅旗,孫樹棟. 自動化學報. 2015(12)
[10]帶不確定量測和未知虛警概率的粒子濾波器[J]. 黃玉龍,張勇剛,李寧,趙琳. 控制理論與應(yīng)用. 2015(08)
博士論文
[1]深空自主導航方法研究及在小天體探測中的應(yīng)用[D]. 常曉華.哈爾濱工業(yè)大學 2010
碩士論文
[1]量子Bayes理論研究綜述及其應(yīng)用[D]. 汪冬惠.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]粒子濾波算法研究與實現(xiàn)[D]. 魏國華.電子科技大學 2015
[3]深空探測光學自主導航研究[D]. 崔文.清華大學 2012
[4]粒子濾波重采樣算法研究及其應(yīng)用[D]. 吳寶成.哈爾濱工業(yè)大學 2006
本文編號：2960816
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/2960816.html
最近更新
教材專著
