為降低天文光譜畸變誤差對多普勒測速導航精度的影響,設計結(jié)合非線性Sage-Husa噪聲估計器及抗差擴展卡爾曼濾波器（Robust Extend Kalman Filter,REKF）的自適應濾波算法。當系統(tǒng)模型可靠時,抗差濾波能夠通過預測殘差判斷異常量測并降低其權重;當系統(tǒng)模型噪聲先驗信息不準確時,通過Sage-Husa噪聲估計器估計系統(tǒng)噪聲協(xié)方差陣Q陣,以保證抗差濾波的效果。此外,結(jié)合多普勒測速導航及X射線脈沖星導航進行組合導航,以提高位置估計精度。仿真結(jié)果表明,該算法能夠在系統(tǒng)模型噪聲先驗信息不準確的情況下有效控制光譜畸變造成的量測誤差對導航精度的影響。 

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【部分圖文】：

航天器與參考恒星的相對位置關系

采用聯(lián)邦濾波器對多普勒測速導航及X射線脈沖星導航進行信息融合，聯(lián)邦濾波器結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中，多普勒測速導航采用結(jié)合Sage-Husa估計器的REKF作為子濾波器，X射線脈沖星導航采用結(jié)合Sage-Husa估計器的EKF作為子濾波器。X?1、X?2為兩子濾波器的最優(yōu)狀態(tài)估計，P1、P2為估計誤差方差陣。X?g、Pg為全局最優(yōu)估值及估計誤差協(xié)方差陣，β1、β2為信息分配系數(shù)，具體信息分配過程可參考文獻[15]。

無光譜畸變時傳統(tǒng)EKF算法的導航估計誤差如圖3(a）所示，在第30 000 s太陽活動導致光譜畸變產(chǎn)生10 m/s的測速誤差時，采用傳統(tǒng)EKF算法的導航估計誤差如圖3(b）所示。在模型可靠情況下，針對太陽光譜發(fā)生畸變的情況，采用REKF算法仿真結(jié)果如圖4所示。在所設火星巡航段，僅考慮太陽中心引力對航天器狀態(tài)變化的影響而忽略其他天體的影響，造成的加速度誤差量級最大將增至10-6km/s2。在系統(tǒng)模型中的3個加速度方向增加10-6km/s2量級的加速度誤差時，采用REKF算法及結(jié)合Sage-Husa噪聲估計器的REKF算法的導航位置估計誤差如圖5(a）所示，速度估計誤差如圖5(b）所示。在不同誤差及濾波算法下，組合導航系統(tǒng)狀態(tài)估計誤差統(tǒng)計見表2。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]抗差自適應EKF在INS/GNSS緊組合中的應用[J]. 段順利,孫偉,吳增林.  電子科技大學學報. 2019(02)
[2]基于Kalman濾波的彈上陀螺零偏標定技術[J]. 廖欣,朱瑩,史冉東,郭正勇.  空天防御. 2019(01)
[3]深空探測器自主天文導航技術綜述[J]. 房建成,寧曉琳,馬辛,劉勁,桂明臻.  飛控與探測. 2018(01)
[4]深空探測天文測角測速組合自主導航方法[J]. 張偉.  飛控與探測. 2018(01)
[5]步進調(diào)頻系統(tǒng)的測距精度分析[J]. 李建東,王蓉,趙文龍,胡楊,劉清成.  空天防御. 2018(02)
[6]基于雙測量模型的多普勒測速及其組合導航[J]. 康志偉,徐星滿,劉勁,李娜.  宇航學報. 2017(09)
[7]對Sage-Husa算法的改進[J]. 魏偉,秦永元,張曉冬,張亞崇.  中國慣性技術學報. 2012(06)
[8]論動態(tài)自適應濾波[J]. 楊元喜,何海波,徐天河.  測繪學報. 2001(04)
[9]一種三步抗差方案的設計[J]. 歐吉坤.  測繪學報. 1996(03)



本文編號：3649873