本文關(guān)鍵詞：火星大氣進(jìn)入自主導(dǎo)航與制導(dǎo)方法研究

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【摘要】：在整個(gè)EDL過程中,火星大氣進(jìn)入段持續(xù)時(shí)間長,環(huán)境復(fù)雜,對(duì)最終的著陸精度影響較大。為此,本文對(duì)火星大氣進(jìn)入的自主導(dǎo)航和制導(dǎo)技術(shù)進(jìn)行了研究,主要內(nèi)容包括:首先,針對(duì)不同的任務(wù)需求,分別建立了火星慣性系、火星固連系下的進(jìn)入段動(dòng)力學(xué)方程及球分量形式的進(jìn)入段動(dòng)力學(xué)方程,推導(dǎo)了火星慣性系、火星固連系及球分量形式的狀態(tài)變量間的轉(zhuǎn)換關(guān)系,為后續(xù)研究奠定了理論基礎(chǔ)。其次,針對(duì)火星大氣進(jìn)入段傳統(tǒng)航位遞推誤差大及導(dǎo)航觀測信息有限的問題,研究了基于IMU/無線電測量的組合導(dǎo)航算法。該算法同時(shí)利用加速度計(jì)測量信息和無線電距離測量信息進(jìn)行狀態(tài)估計(jì),通過數(shù)學(xué)仿真分析了無線電測量中斷和恢復(fù)對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)的影響。進(jìn)一步研究了多模型自適應(yīng)估計(jì)算法,每個(gè)濾波器對(duì)應(yīng)一個(gè)大氣密度模型,根據(jù)貝葉斯法則實(shí)現(xiàn)狀態(tài)估計(jì)。然后,設(shè)計(jì)了基于擴(kuò)展高增益觀測器的阻力跟蹤制導(dǎo)方法,能對(duì)阻力加速度、阻力加速度變化率及系統(tǒng)擾動(dòng)進(jìn)行在線估計(jì),再通過狀態(tài)反饋能對(duì)探測器的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行有效跟蹤。該方法對(duì)初始狀態(tài)誤差、大氣密度誤差及探測器氣動(dòng)系數(shù)誤差等不確定性因素具有一定的魯棒性。最后,研究了自適應(yīng)變結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軌跡跟蹤方法。該方法利用具有在線自學(xué)習(xí)能力的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),能對(duì)系統(tǒng)中非線性項(xiàng)、不確定因素及未建模動(dòng)態(tài)進(jìn)行補(bǔ)償,有效提高了軌跡跟蹤系統(tǒng)的魯棒性。
【關(guān)鍵詞】：火星著陸 進(jìn)入導(dǎo)航與制導(dǎo) 無線電測量 高增益觀測器 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-15
• 1.1 課題背景和研究意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-14
• 1.2.1 火星探測任務(wù)研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 進(jìn)入導(dǎo)航方法研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.3 進(jìn)入制導(dǎo)方法研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 主要內(nèi)容與章節(jié)安排14-15
• 第2章 火星大氣進(jìn)入動(dòng)力學(xué)建模15-29
• 2.1 引言15
• 2.2 火星基本物理參數(shù)與環(huán)境模型15-17
• 2.2.1 火星基本物理參數(shù)15
• 2.2.2 火星的重力場模型15-16
• 2.2.3 火星大氣密度模型16-17
• 2.3 常用坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換17-22
• 2.4 火星大氣進(jìn)入動(dòng)力學(xué)建模22-28
• 2.4.1 火星慣性系下動(dòng)力學(xué)方程22-23
• 2.4.2 火星固連系下動(dòng)力學(xué)方程23-24
• 2.4.3 球分量形式的動(dòng)力學(xué)方程24-26
• 2.4.4 笛卡爾分量與球分量轉(zhuǎn)換26-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 火星大氣進(jìn)入自主導(dǎo)航方法29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 僅利用IMU測量的航位遞推方法29-31
• 3.3 基于IMU/無線電測量的組合導(dǎo)航31-36
• 3.3.1 系統(tǒng)的測量模型32-33
• 3.3.2 導(dǎo)航濾波算法33
• 3.3.3 數(shù)學(xué)仿真與分析33-36
• 3.4 基于多模型自適應(yīng)估計(jì)的導(dǎo)航方法36-39
• 3.4.1 多模型自適應(yīng)估計(jì)算法36-37
• 3.4.2 數(shù)學(xué)仿真與分析37-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 基于擴(kuò)展高增益觀測器的軌跡跟蹤方法41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 軌跡控制方法41-42
• 4.3 縱向制導(dǎo)設(shè)計(jì)42-47
• 4.3.1 火星進(jìn)入阻力加速度的動(dòng)力學(xué)方程42-43
• 4.3.2 阻力加速度-能量面的初始化與更新43-44
• 4.3.3 基于高增益觀測器阻力加速度跟蹤方法44-47
• 4.4 側(cè)向制導(dǎo)方法47-48
• 4.5 數(shù)學(xué)仿真與分析48-52
• 4.5.1 擴(kuò)展高增益觀測器的估計(jì)性能49-50
• 4.5.2 蒙特卡羅仿真結(jié)果50-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌跡跟蹤方法53-71
• 5.1 引言53
• 5.2 多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逼近特性53-59
• 5.3 縱向運(yùn)動(dòng)誤差動(dòng)力學(xué)方程59-62
• 5.4 自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軌跡跟蹤62-65
• 5.5 變結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軌跡跟蹤65-68
• 5.6 數(shù)學(xué)仿真與分析68-70
• 5.7 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果77-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 崔平遠(yuǎn);胡海靜;朱圣英;;火星精確著陸制導(dǎo)問題分析與展望[J];宇航學(xué)報(bào);2014年03期

2 崔平遠(yuǎn);竇強(qiáng);高艾;;火星大氣進(jìn)入段通信“黑障”問題研究綜述[J];宇航學(xué)報(bào);2014年01期

3 崔平遠(yuǎn);于正n\;朱圣英;;火星進(jìn)入段自主導(dǎo)航技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J];宇航學(xué)報(bào);2013年04期

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本文編號(hào)：996109