空天飛行器多任務工作模式與跨空天飛行環(huán)境,對其導航系統(tǒng)提供自主可靠連續(xù)導航信息的能力提出了更高的要求。天文導航星圖匹配技術是未來空天飛行器實現(xiàn)自主導航的關鍵技術之一。本文針對空天飛行器飛行特性和自主導航性能需求,分別從基于星構型優(yōu)選的單視場全天星圖匹配算法、跨非連續(xù)視場融合的全天星圖匹配算法以及基于慣性量測信息輔助的星圖匹配算法等方面,圍繞空天飛行器自主天文導航中的星圖匹配關鍵技術展開研究。針對現(xiàn)有單視場全天識別算法導航星表恒星篩選數(shù)量過多和觀測星圖選星策略單一,而無法為空天飛行器航天在軌飛行階段提供可靠恒星位置矢量輸出的問題,本文研究了基于星構型優(yōu)選的單視場星圖匹配算法。首先,延續(xù)了星表優(yōu)化匹配算法中分組存儲式結構導航星表的特點;其次,分析了星表優(yōu)化算法中可見星無法對應導航星表存儲恒星而造成的不魯棒匹配問題,提出了基于可見星亮度和幾何構型的綜合優(yōu)選策略及基于星構型優(yōu)選的單視場星圖匹配算法。該星圖匹配算法相比于星表優(yōu)化算法,提高了應對干擾星誤差的抗差效果,更適應用于空天飛行器在軌飛行中單視場全天識別場景。針對現(xiàn)有多視場融合星圖匹配算法較多針對連續(xù)視場的星圖融合和星表構建方法的研究,無法... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：96 頁

【學位級別】：碩士

【圖文】：

美國X-37B示意圖

?喙丶際醯慕?叫枰?竟?災餮蟹�。�?1. 1 美國 X-37B 示意圖 圖 1. 2 巴西 14-X 實物圖圖 1. 3 俄羅斯 MAKS 模型 圖 1. 4 英國云霄塔示意圖1.2.2 星敏感器研究發(fā)展現(xiàn)狀星敏感器從上個世紀 40-50 年代發(fā)展至今已有 70-80 年的歷史，目前可按應用平臺分為：機載、彈載、星載星敏感器；按照工作波段可分為可見光、紫外、紅外、X 射線星敏感器[22]。本文選取可見光星敏感器作為研究對象，以時間軸簡要梳理其發(fā)展情況。按照星敏感器的發(fā)展歷程，可將其分為三個時期：早期星敏感器、第一代 CCD（Charge-coupled Device，電耦合元件）星敏感器、第二代 CCD 星敏感器[23][24]。早期星敏感器采用析相管，在 20 世紀 60-70 年代被應用于地磁衛(wèi)星、“阿波羅”計劃等航天工程。由于析相管的物理原理，在實際使用過程中早期星敏感器存在諸多困難。第一代 CCD星敏感器出現(xiàn)于 20 世紀 70 年代，1974 年美國 JPL（Jet Propulsion Laboratory，噴氣推進實驗室）開始研發(fā) CCD 面陣星敏感器。那時 CCD 技術的成熟也推進了星敏感器技術的發(fā)展[25]。第一代CCD 為了保證對暗星的觀測能力

南京航空航天大學碩士學位論文跨大氣層試飛成功的部分報道，進一步的研究成果尚未公布[21]。綜上所述，目前世界上任何一個國外尚未研制出完整可用且實用的空天飛行器整機，結合美國 X-37B 的在軌試飛情況，目前僅實現(xiàn)了長航時在軌駐留。而在單級入軌和其他任務模式仍有較為艱巨的技術難題尚未突破。此外，各國研究進展和成果保密性較高，涉及導航系統(tǒng)的技術細節(jié)更是極難獲取，相關技術的進步需要本國自主研發(fā)。圖 1. 1 美國 X-37B 示意圖 圖 1. 2 巴西 14-X 實物圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]空天飛行器制導控制技術展望[J]. 王長青,佘文學,史曉麗,劉凱.  戰(zhàn)術導彈技術. 2016(06)
[6]星圖識別的一種擴充柵格算法[J]. 錢華明,孫龍,蔡佳楠,黃蔚.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2015(02)
[7]高超聲速條件下星光傳輸模擬方法與仿真[J]. 楊博,劉孝孝,肖紅健,胡靜.  宇航學報. 2014(10)
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博士論文
[1]高精度星敏感器若干關鍵技術研究[D]. 伍雁雄.中國科學院研究生院(長春光學精密機械與物理研究所) 2015
[2]近空間高超聲速飛行器多信息融合自適應容錯自主導航技術[D]. 王融.南京航空航天大學 2014
[3]星載GNSS/INS超緊組合技術研究[D]. 王立端.上海交通大學 2010
[4]大視場高精度星敏感器技術研究[D]. 王曉東.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2003

碩士論文
[1]遠程長航時慣性/天文組合導航關鍵技術研究[D]. 施麗娟.南京航空航天大學 2017
[2]空天飛行器慣性/天文組合導航關鍵技術研究[D]. 趙慧.南京航空航天大學 2015
[3]基于CCD星敏感器的星圖識別算法的設計與實現(xiàn)[D]. 邢一凡.哈爾濱師范大學 2014
[4]基于多視場星敏感器的航天器姿態(tài)確定方法研究[D]. 張力軍.國防科學技術大學 2011
[5]基于CCD星敏感器的星圖識別算法的設計與實現(xiàn)[D]. 張銳.解放軍信息工程大學 2007



本文編號：2914416