導(dǎo)航系統(tǒng)是航天飛行器上的重要組成部分,精確的導(dǎo)航參數(shù)對(duì)飛行器執(zhí)行飛行任務(wù)具有重要的意義。飛行器自主導(dǎo)航,不與外部系統(tǒng)進(jìn)行信息交換,完全依賴(lài)自身所載的敏感元器件自主地完成導(dǎo)航任務(wù)。隨著航天任務(wù)的不斷發(fā)展,自主導(dǎo)航逐漸成為了航天技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn),也為飛行器控制技術(shù)提供了重要的研究方向。本文針對(duì)目前應(yīng)用的基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航方法只適用于高軌道衛(wèi)星的局限以及地磁匹配導(dǎo)航方法導(dǎo)航精度受到基準(zhǔn)地磁模型精度的限制的問(wèn)題,采用三軸磁強(qiáng)計(jì)與星敏感器,將地磁信息與星光信息相結(jié)合,提出了地磁/天文自主導(dǎo)航方法。該導(dǎo)航方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、自主性強(qiáng)、導(dǎo)航誤差不隨時(shí)間累積、導(dǎo)航精度高等特點(diǎn),是一種切實(shí)可行的自主導(dǎo)航方法。基于本文提出的地磁/天文自主導(dǎo)航方法,建立了系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。以緯度、經(jīng)度、高度以及地理坐標(biāo)系下三軸的速度作為狀態(tài)量,根據(jù)一般的動(dòng)力學(xué)方程,建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程,以三軸磁強(qiáng)計(jì)敏感的地磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量與星敏感器敏感的星光矢量之間的夾角作為量測(cè)量,建立了量測(cè)方程。根據(jù)地磁/天文自主導(dǎo)航的非線(xiàn)性狀態(tài)空間模型,設(shè)計(jì)了基于UKF的導(dǎo)航濾波算法,并針對(duì)UKF算法對(duì)濾波初始值敏感的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了改進(jìn)UKF算法... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 常用自主導(dǎo)航方法
        1.2.2 基于星敏感器的天文導(dǎo)航
        1.2.3 地磁/天文自主導(dǎo)航
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 地磁/天文自主導(dǎo)航方法設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航
        2.2.1 傳感器及其工作原理
        2.2.2 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航的原理
        2.2.3 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航的缺點(diǎn)
    2.3 地磁導(dǎo)航
        2.3.1 地磁場(chǎng)及其主要參數(shù)
        2.3.2 磁強(qiáng)計(jì)與地磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)量
        2.3.3 地磁導(dǎo)航的原理
        2.3.4 地磁導(dǎo)航的缺點(diǎn)
    2.4 地磁/天文自主導(dǎo)航方法
        2.4.1 地磁/天文自主導(dǎo)航方法的提出
        2.4.2 地磁天文自主導(dǎo)航方法的原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)模型的建立
    3.1 引言
    3.2 時(shí)間系統(tǒng)
        3.2.1 時(shí)間計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)
        3.2.2 時(shí)間標(biāo)示法
    3.3 坐標(biāo)系系統(tǒng)
        3.3.1 參考坐標(biāo)系
        3.3.2 坐標(biāo)系間相互轉(zhuǎn)換關(guān)系
    3.4 地磁場(chǎng)模型
        3.4.1 IGRF國(guó)際參考地磁場(chǎng)
        3.4.2 IGRF地磁場(chǎng)強(qiáng)度的推導(dǎo)
    3.5 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立
        3.5.1 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程
        3.5.2 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)量測(cè)方程
        3.5.3 地磁/天文導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的離散化
    3.6 本章小結(jié)
第4章 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)濾波算法
    4.1 引言
    4.2 貝葉斯濾波理論
        4.2.1 遞推貝葉斯估計(jì)原理
        4.2.2 卡爾曼濾波（KF）
    4.3 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)濾波算法的設(shè)計(jì)
        4.3.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波（EKF）
        4.3.2 無(wú)跡卡爾曼濾波（UKF）
        4.3.3 自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波（AUKF）
    4.4 本章小結(jié)
第5章 地磁/天文自主導(dǎo)航方法的仿真及性能分析
    5.1 引言
    5.2 仿真程序的設(shè)計(jì)
    5.3 仿真條件的選擇
    5.4 UKF算法數(shù)值仿真及性能分析
        5.4.1 UKF算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
        5.4.2 基于UKF的地磁/天文自主導(dǎo)航方法仿真結(jié)果及分析
        5.4.3 UKF算法總結(jié)
    5.5 AUKF算法數(shù)值仿真及性能分析
        5.5.1 AUKF算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
        5.5.2 基于AUKF的地磁/天文自主導(dǎo)航方法仿真結(jié)果及分析
        5.5.3 AUKF算法總結(jié)
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]基于UKF濾波的近地衛(wèi)星自主組合導(dǎo)航方法研究[J]. 馬旭輝,郭強(qiáng),趙靈琳.  測(cè)繪與空間地理信息. 2011(05)
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博士論文
[1]航天器相對(duì)導(dǎo)航中的非線(xiàn)性濾波問(wèn)題研究[D]. 魏喜慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]飛行器慣性/地磁/天文組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 劉睿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]近地衛(wèi)星自主軌道確定和控制系統(tǒng)研究[D]. 趙黎平.西北工業(yè)大學(xué) 2002

碩士論文
[1]星座自主導(dǎo)航方法及其精度分析[D]. 郁海.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]UKF性能分析及其在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D]. 安笛.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]慣性/地磁組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 晏登洋.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3076142