本文關(guān)鍵詞：基于天文信息的衛(wèi)星自主導(dǎo)航，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：基于天文信息的衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)具有自主、精確、廉價(jià)等優(yōu)點(diǎn),目前各國都積極參與此項(xiàng)研究,其中美國、法國已有了實(shí)際的工程應(yīng)用,而我國在這方面與國外相比還存在較大的差距。本文以地球同步軌道衛(wèi)星為研究對象,研究了無陀螺下衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)和自主導(dǎo)航系統(tǒng)。 本文研究的主要內(nèi)容有: 1.基于CCD星敏感器的無陀螺測量衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的研究 (1) 針對地球同步軌道衛(wèi)星,分別建立了以姿態(tài)四元數(shù)和修正羅德里格參數(shù)為衛(wèi)星姿態(tài)描述參數(shù)的姿態(tài)運(yùn)動方程;建立了衛(wèi)星受一階馬爾柯夫干擾力矩時(shí)的衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)方程; (2) 設(shè)計(jì)了采用姿態(tài)四元數(shù)為衛(wèi)星姿態(tài)描述參數(shù)的EKF和UKF估計(jì)器,設(shè)計(jì)了分別以姿態(tài)四元數(shù)和修正羅德里格參數(shù)為衛(wèi)星姿態(tài)描述參數(shù)的UKF估計(jì)器,并進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真。研究了姿態(tài)描述參數(shù)、非線性估計(jì)算法、星敏感器的測量精度和測量數(shù)據(jù)更新周期等因素對姿態(tài)確定精度的影響。 2.基于CCD星敏感器的星光折射衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)的研究 (1) 針對地球同步軌道衛(wèi)星,在地心赤道慣性坐標(biāo)系下,考慮了地球形狀、目月引力、大氣阻力和太陽光壓等攝動因素,建立了較為精確的衛(wèi)星軌道動力學(xué)方程; (2) 研究了基于星光折射的衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù),利用安裝在衛(wèi)星上的星敏感器,精確敏感地平,并根據(jù)觀測方程,分別利用UKF和EKF來確定衛(wèi)星在軌的位置和速度。進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真,并討論了星光折射的觀測模型、恒星選擇的限制條件以及影響定軌精度的各種因素。
【關(guān)鍵詞】：CCD星敏感器 修正羅德里格參數(shù) 擴(kuò)展卡爾曼濾波 Unscented卡爾曼濾波 星光折射
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：V448.224
【目錄】：

• 第一章 緒論7-14
• 1.1 論文的背景及研究的目的和意義7-8
• 1.2 衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)的簡介8-10
• 1.3 衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)的簡介10-12
• 1.4 論文研究內(nèi)容12-14
• 1.4.1 論文研究內(nèi)容12-13
• 1.4.2 論文內(nèi)容的安排13
• 1.4.3 論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)13-14
• 第二章 衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動模型14-37
• 2.1 參考坐標(biāo)系及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換14-18
• 2.1.1 參考坐標(biāo)系的定義14-15
• 2.1.2 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換15-18
• 2.2 CCD星敏感器的介紹18-21
• 2.2.1 CCD星敏感器的測量原理19-20
• 2.2.2 CCD星敏感器的測量模型20-21
• 2.3 姿態(tài)運(yùn)動學(xué)模型21-36
• 2.3.1 姿態(tài)四元數(shù)描述衛(wèi)星姿態(tài)21-23
• 2.3.2 修正羅德里格參數(shù)描述衛(wèi)星姿態(tài)23-36
• 2.4 姿態(tài)動力學(xué)模型36
• 2.5 小結(jié)36-37
• 第三章 基于星敏感器無陀螺衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)研究37-59
• 3.1 擴(kuò)展卡爾曼濾波理論(EKF)37-38
• 3.2 Unscented卡爾曼濾波理論(UKF)38-42
• 3.2.1 Unscented變換39-41
• 3.2.2 Unscented卡爾曼濾波算法41-42
• 3.3 狀態(tài)變量及狀態(tài)方程42-45
• 3.3.1 基于修正羅德里格參數(shù)描述的狀態(tài)方程42-44
• 3.3.2 基于姿態(tài)四元數(shù)描述的狀態(tài)方程44-45
• 3.4 觀測方程及觀測矩陣45-46
• 3.5 仿真研究46-58
• 3.5.1 仿真軟件設(shè)計(jì)47
• 3.5.2 仿真參數(shù)選擇47-48
• 3.5.3 仿真結(jié)果及仿真分析48-58
• 3.6 小結(jié)58-59
• 第四章 衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型59-65
• 4.1 時(shí)間系統(tǒng)的定義59-60
• 4.2 衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型60-64
• 4.2.1 地球形狀攝動60-61
• 4.2.2 日、月引力攝動61-62
• 4.2.3 太陽光壓攝動62-63
• 4.2.4 大氣阻力攝動63-64
• 4.2.5 衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型64
• 4.3 小結(jié)64-65
• 第五章 基于星光折射的衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)的研究65-82
• 5.1 基于星光折射的自主導(dǎo)航原理65-66
• 5.2 星光在大氣中的折射模型66-69
• 5.2.1 星光穿越大氣的折射66
• 5.2.2 星光在大氣中的折射模型66-69
• 5.2.3 大氣折射模型的誤差分析69
• 5.3 狀態(tài)變量及狀態(tài)方程69-71
• 5.4 觀測變量及觀測方程71-72
• 5.4.1 星光折射觀測模型71-72
• 5.4.2 星光折射觀測方程72
• 5.5 恒星選擇的限制條件72-75
• 5.6 仿真研究75-81
• 5.6.1 仿真軟件的設(shè)計(jì)75-76
• 5.6.2 仿真參數(shù)的選擇76-77
• 5.6.3 仿真結(jié)果及仿真分析77-81
• 5.7 小結(jié)81-82
• 第六章 總結(jié)82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 發(fā)表論文情況87-88
• 致謝88-89
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文知識產(chǎn)權(quán)聲明書89
• 西北工業(yè)大學(xué) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明89

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本文編號：278898