深空探测小天体巡航段与交会段自主导航方法分析

《深空探测小天体巡航段与交会段自主导航方法分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、上海交通大学工程硕士学位论文摘要特点，利用几何方法给出了不同观测信息对应的探测器位置面；通过取观测方程对状态变量的偏导数，利用解析方法定性分析了自主导航系统的可观测性，给出了状态变量的可观测度分析方法。2）研究了基于太阳观测的深空巡航段自主导航方法。对于以太阳视线矢量为观测量的自主导航系统，给出了一种利用太阳视线矢量测量的轨道确定方法；同时，对太阳视线矢量与径向速度组合测量的基于太阳信息自主导航方法进行了分析和仿真；对基于小行星轨道信息的轨道仿真重建进行了研究；研究基于UD分解的EKF滤波算法和UKF滤波算法来确定探测器轨道并进行了仿真分析。3）针对深空探测巡航段，研究了基于小行星图像信息的自

2、主导航方法。对于惯性坐标系，相机坐标系和像元像线之间的转换进行了讨论；以小行星图像提取出的视线矢量为观测量，分析导航小行星筛选准则，并利用导航小行星列表，通过基于UD分解的EKF滤波算法来确定探测器轨道并进行了仿真分析。4）研究了小天体探测任务接近交会段的自主导航方法。建立了接近段自主导航系统的状态方程和观测方程；考虑到目标天体的星历信息，分别研究了以相对视线矢量和太阳视线矢量为观测量的自主导航方法；针对交会段，给出了简化的相对运动轨道动力学模型，，进而给出了一种基于相对视线矢量的导航方法。通过基于UD分解的EKF滤波算法和UKF滤波算法来确定探测器轨道并进行了仿真分析。关键词：自主导航，可观

3、测性分析，图像信息，视线矢量，UD分解第II页上海交通大学工程硕士学位论文ABSTRACTRESEARCHONDEEPSPACEAUTONOMOUSNAVIGATIONSCHEMETOSMALLCELESTIALBODIESEXPLORATIONININTERPLANETARYCRUISEPHASEANDRENDEZVOUSPHASEABSTRACTWiththesuccessofmission“DeepSpace1”inAmerica,deep-spaceexplorationdesignedtodiscoveringthemysteriesofuniverseandrevealingthe

4、originoflifehasattractedresearchinstitutes’attentioninmanycountries.Sincedeep-spaceexplorationisalong-distanceandlong-timejourneythatrequiresaccurateandfrequentoperationstocontrolandchangeship’sorbit,ithashighrequirementsofeverykeytechnologyinthemission,especiallyautonomousnavigation.Asakeytechnolog

5、y,theautonomousnavigation’sstabilityandprecisioninfluencesdirectlythemission’ssuccessandfindingefficientmethodstoconductautonomousnavigationisanimportanttopic.Inthispaper,theobservabilityanalysismethodsofthedeepspaceautonomousnavigationsystemarestudiedinthefieldofgeometryandnumericalanalysisforinter

6、planetarycruisephaseandrendezvousphase.Westudiedthefeasibilityofautonomousnavigationmethodforstateestimationbasedoncameraimageinformation;webuiltthemodelofthespaceshipaccordingtothekineticequationanddiscussthetransitionamonginertialcoordinate,cameracoordinateandimagepixelcoordinate.Basedonasteroids’

7、orbitparameters,werebuiltandsimulatedasteroidorbits.TheautonomousnavigationfilteringmethodsduringinterplanetarycruisephasebasedonSunLine-of-sightvectorandasteroidLine-of-sightvectorarediscussedinthepa