深空探測(cè)是人類(lèi)航天活動(dòng)的重要方向,對(duì)國(guó)家的科技、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著重要意義。深空探測(cè)具有時(shí)間長(zhǎng)、航程遠(yuǎn)和環(huán)境未知多變等特點(diǎn),基于以上特點(diǎn),深空探測(cè)需要采用高精度的自主導(dǎo)航技術(shù)。同時(shí),單一的導(dǎo)航方法可能不能滿足探測(cè)器對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的更高要求,因此可以將某幾種導(dǎo)航方式進(jìn)行有效地結(jié)合,使得組合導(dǎo)航的系統(tǒng)性能能夠優(yōu)于子系統(tǒng)。天文測(cè)速測(cè)角組合自主導(dǎo)航具有無(wú)延時(shí)、自主性高等特點(diǎn),非常適合深空探測(cè)。同時(shí)由于濾波方法在自主導(dǎo)航技術(shù)中也發(fā)揮著重要的作用,能夠提高導(dǎo)航精度,因此對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)及其濾波性能的評(píng)估是不可或缺的。本文以深空探測(cè)中的火星探測(cè)為背景,通過(guò)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航評(píng)估系統(tǒng),對(duì)導(dǎo)航方法及應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)的擴(kuò)展卡爾曼濾波（Extended Kalman Filter,EKF）、無(wú)跡卡爾曼濾波（Unscented Kalman Filter,UKF）和無(wú)跡粒子濾波（Unscented Particle Filter,UPF）進(jìn)行性能評(píng)估,并將評(píng)估結(jié)果以直觀的圖形界面顯示用于分析比較。本文的主要工作內(nèi)容有:1.研究了天文自主導(dǎo)航技術(shù)的原理,分析了導(dǎo)航系統(tǒng)的軌道動(dòng)力學(xué)模型和量測(cè)模型。分析了多種濾波方法的原理與特... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

天文測(cè)速導(dǎo)航原理圖

r2r3r3vv 式中r1 r2 r3Tv v v 是徑向速度的觀測(cè)誤差。2.4 天文組合自主導(dǎo)航系統(tǒng)慣性導(dǎo)航的誤差會(huì)隨時(shí)間累積，天文測(cè)角導(dǎo)航有良好的自主性，誤差不隨時(shí)間積累，但是其通過(guò)位置微分得到探測(cè)器的速度，這樣的速度估計(jì)精度不高，也會(huì)受到其他外部環(huán)境和數(shù)據(jù)發(fā)生間斷的影響。天文測(cè)速導(dǎo)航獲得速度信息，然后通過(guò)速度積分得出位置信息，雖然速度精度高，但是位置會(huì)隨時(shí)間發(fā)散。單一的導(dǎo)航系統(tǒng)可能不能滿足探測(cè)器對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)性能的更高要求，因此可以將某幾種導(dǎo)航方式進(jìn)行有效地結(jié)合，不同導(dǎo)航方法之間綜合優(yōu)勢(shì)并且能夠彌補(bǔ)各自的不足，使得組合導(dǎo)航的系統(tǒng)性能能夠優(yōu)于子系統(tǒng)[67,68]。本文提出一種將天文測(cè)角導(dǎo)航和天文測(cè)速導(dǎo)航進(jìn)行組合的自主導(dǎo)航方法。天文測(cè)速測(cè)角組合自主導(dǎo)航的原理如下圖 2-3 所示：天文組合自主導(dǎo)航系統(tǒng)的工作過(guò)程可表示為以下：

根據(jù)層次分析-熵權(quán)法，結(jié)合深空探測(cè)組合自主導(dǎo)航系統(tǒng)的評(píng)估進(jìn)行分析，步驟如下：（1）問(wèn)題描述，建立層次結(jié)構(gòu)模型深空探測(cè)導(dǎo)航系統(tǒng)在巡航段和捕獲段的層次結(jié)構(gòu)模型如下圖 3-1 所示。將問(wèn)題包含的因素分層為最高層、中間層和最低層，把各種所要考慮的因素放在適當(dāng)?shù)膶哟蝺?nèi)。最高層代表解決問(wèn)題的用意，中間層表示為達(dá)到該目標(biāo)所采取的方案務(wù)必遵循的要求，最低層即用于解決該問(wèn)題的規(guī)劃、策劃。在本課題中，我們的目的是判別深空探測(cè)導(dǎo)航系統(tǒng)的綜合性能，所以把導(dǎo)航系統(tǒng)看作目標(biāo)層，而把 3.1 節(jié)中建立的性能評(píng)估指標(biāo)（精度、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性、可用性）看作約束層，探測(cè)器飛行過(guò)程中的導(dǎo)航控制是依靠濾波方法的，所以把各類(lèi)濾波方法看作方案層。（2）構(gòu)造約束層的判斷（成對(duì)比較）矩陣接下來(lái)開(kāi)始確定各層次各因素之間的權(quán)重，在本文中就是得出約束層與最高層之間的權(quán)值和方案層與約束層之間的權(quán)值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3420771