卡尔曼滤波方法在火星着陆自主导航中的应用

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1、硕士学位论文卡尔曼滤波方法在火星着陆自主导航中的应用THEAPPLICATIONOFKALMANFILTINGMETHODINAUTONOMOUSNAVIGATIONMETHODFORMARSLANDING梁雨辰哈尔滨工业大学2015年6月-I-摘要国内图书分类号：V448学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文卡尔曼滤波方法在火星着陆自主导航中的应用硕士研究生：梁雨辰导师：张秋华教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学-II-

2、ClassifiedIndex:V448U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHEAPPLICATIONOFKALMANFILTINGMETHODINAUTONOMOUSNAVIGATIONMETHODFORMARSLANDINGCandidate：LiangYuchenSupervisor：Prof.ZhangQiuhuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SolidMechan

3、icsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology-III-摘要摘要随着人类航天技术的发展，人们对宇宙空间和太阳系中其它星球的探索活动逐渐增多，尤其是对太阳系中的其他星球的探索日益引起人们的关注，在这些行星中，火星可以说是太阳系中和地球最相似的行星了，所以一直以来，人类对的火星的探测计划在整个对太阳系的探测计划中都是非常重要的一部分。因此在像火

4、星这类具有丰富地貌的复杂区域进行精确着陆成为当前科学研究的一个迫切需要。这篇文章将对探测器对火星进行探测的登陆过程中的大气进入段以及动力下降段提出了一些可行的自主导航方案并对其进行了一些仿真模拟。首先，根据探测器在大气进入段和动力下降段的不同特点，对各阶段的动力学模型进行合理的简化给出适用于导航方案分析与设计的动力学模型及状态方程；根据大气进入段的特点，通过对现有技术条件的分析，建立在惯性导航系统的测量数据和卫星导航系统的测量数据共同作为外部观测量的导航方案，根据动力下降段的特点，根据敏感器的测量原理建立观测方程，设计导

5、航滤波器及方案；针对大气进入段建立三种导航方案，应用UKF卡尔曼滤波设计滤波器，并且对该导航方案模型进行数学仿真，对比验证三种导航方案能否满足精度要求。根据其动力下降段的特点，应用EKF卡尔曼滤波设计滤波器，验证该导航方案能否达到动力下降段火星探测器的精度要求。关键词：卡尔曼滤波；自主导航；大气进入段；动力下降段；精确着陆-IV-AbstractAbstractWiththedevelopmentofspacetechnologies,explorationwhichpeopledeveloptospaceandonot

6、herplanetsinoursolarsystemisgraduallyincreasing,amongalltheseexploration,whichislaunchtootherplanetsinthesolarsystemhasattractedmoreattention.Amongallplanetsinoursolarsystem,MarscanbesaidthatthemostsimilarplanettoEarth.SoitcanbesaidthatMarsexplorationprogramhasbe

7、enaveryimportantpartofhumanexplorationamongthewholeplanofthesolarsystemexploration.Inordertogainmoreponderablescientificdata,currentscientificresearchdesperatelyneedspreciselandingonthecomplexareasthathaverichlandscape.Thepurposeofthispaperistoresearchthenavigati

8、onschemesforMarsentryansdiclineoftheprecisionlandingmissions.Firstly,accordingtodifferentcharacteristicsoftheatmosphericentrysectionandpowerdownsection,thepape