基于非线性滤波的深空探测自主导航应用研究

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1、—ｆ—Ｄ、Ｄ））．夫芳心Ｉ朵击如必ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ１专业学位硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥ＾ＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥ＊、‘賴入辦八心雜ｉ？Ｉ论文题目基于非线性滤波的深空探测自主导航应用研究专业学位类别工程硕±‘学号２０１２２２０６０５５５’作者姓名卢义杰指导教师葛树志教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究王作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。！作者签名：义也日期：化年化月若日论文使用授校本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可［＾将学位论文的全部或部分内容编入有

3、关数据库进行检索、，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）ｆ；？，：石＇如作者签名；｝旅导师签名：日期：知ｋ年口１月１《日分类号密级注1UDC学位论文基于非线性滤波的深空探测自主导航应用研究（题名和副题名）卢义杰（作者姓名）指导教师葛树志教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称计算机技术提交论文日期2015.03.27论文答辩日期2015.05.11学位授予单位和日期电子科技大学2015年06月27日答辩委员会

4、主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONDEEPSPACEDETECTIONAUTONOMOUSNAVIGATIONMETHODBASEDONNONLINEARFILTERINGAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:ComputerTechnologyAuthor:LuYijieAdvisor:Prof.ShuzhiGeSchool:SchoolofComputerScience&Engineeri

5、ng摘要摘要自主导航技术因其有助于提高探测器在外的自我生存能力，减少对地面站的依赖等优点，已成为深空探测领域的关键技术。天文自主导航是常用的自主导航方式，传统的天文导航是通过图像测角的方式实现导航，但却存在计算量大、复杂繁琐的问题，近年有一种新型的天文自主导航方法被提出来，它主要是利用光谱红移测速来实现导航的，其具有高度自主、无延迟和实现简单的特点，但目前还属于理论探究阶段。而在优化导航性能方面，除了通过硬件提高外，另一关键因素是导航滤波算法的优化和选择，通过研究滤波算法中影响系统性能的因素，可以给出滤波算法的优化原则，同时通过评判滤波算法对系统性

6、能的效果，可以有针对性的选择对导航系统最优的滤波算法。本文以某次深空探测的地火转移段飞行任务为背景，主要研究非线性滤波算法与自主导航系统的性能之间的关系，评判不同滤波算法的效果。为更好的分析研究，本文通过MATLAB搭建仿真实验平台，以天文自主导航系统中的光谱红移导航这一新型系统作为测试系统，将不同的非线性滤波算法嵌入该自主导航系统中，利用评估模块对当前滤波算法下的系统性能进行评估分析，以数值或图形形式评估滤波算法对导航性能发挥的效用。论文的工作和贡献主要有：（1）实验使用了STK软件，利用当前已公布的轨道数据进行轨道仿真，产生标定轨道数据，较以往

7、的数据生成方式有效逼近真实环境。（2）研究深空探测环境下的自主导航原理及方法，用MATLAB搭建了新型的天文自主导航系统——光谱红移导航系统。（3）将EKF、UKF、UPF几种滤波算法在新型的自主导航系统中实现，分析了这几种滤波算法中影响新型系统性能的因素，并给出了优化导航性能的原则。（4）通过一套评估指标，以数据或图形的形式描述当前滤波算法下的导航性能，为优化和选择滤波算法提供参考信息。关键字：深空探测、自主导航、红移导航、非线性滤波IABSTRACTABSTRACTBecauseoftheadvantagesontheimprovementof

8、explorer'sself-dependedviabilityandreducethereliancetogrounds