導(dǎo)航系統(tǒng)是航天飛行器上的重要組成部分,精確的導(dǎo)航參數(shù)對飛行器執(zhí)行飛行任務(wù)具有重要的意義。飛行器自主導(dǎo)航,不與外部系統(tǒng)進行信息交換,完全依賴自身所載的敏感元器件自主地完成導(dǎo)航任務(wù)。隨著航天任務(wù)的不斷發(fā)展,自主導(dǎo)航逐漸成為了航天技術(shù)發(fā)展的重點,也為飛行器控制技術(shù)提供了重要的研究方向。本文針對目前應(yīng)用的基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航方法只適用于高軌道衛(wèi)星的局限以及地磁匹配導(dǎo)航方法導(dǎo)航精度受到基準地磁模型精度的限制的問題,采用三軸磁強計與星敏感器,將地磁信息與星光信息相結(jié)合,提出了地磁/天文自主導(dǎo)航方法。該導(dǎo)航方法具有實現(xiàn)簡單、自主性強、導(dǎo)航誤差不隨時間累積、導(dǎo)航精度高等特點,是一種切實可行的自主導(dǎo)航方法�；诒疚奶岢龅牡卮�/天文自主導(dǎo)航方法,建立了系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。以緯度、經(jīng)度、高度以及地理坐標系下三軸的速度作為狀態(tài)量,根據(jù)一般的動力學(xué)方程,建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程,以三軸磁強計敏感的地磁場強度矢量與星敏感器敏感的星光矢量之間的夾角作為量測量,建立了量測方程。根據(jù)地磁/天文自主導(dǎo)航的非線性狀態(tài)空間模型,設(shè)計了基于UKF的導(dǎo)航濾波算法,并針對UKF算法對濾波初始值敏感的缺點設(shè)計了改進UKF算法... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 常用自主導(dǎo)航方法
        1.2.2 基于星敏感器的天文導(dǎo)航
        1.2.3 地磁/天文自主導(dǎo)航
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 地磁/天文自主導(dǎo)航方法設(shè)計
    2.1 引言
    2.2 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航
        2.2.1 傳感器及其工作原理
        2.2.2 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航的原理
        2.2.3 基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航的缺點
    2.3 地磁導(dǎo)航
        2.3.1 地磁場及其主要參數(shù)
        2.3.2 磁強計與地磁場強度的測量
        2.3.3 地磁導(dǎo)航的原理
        2.3.4 地磁導(dǎo)航的缺點
    2.4 地磁/天文自主導(dǎo)航方法
        2.4.1 地磁/天文自主導(dǎo)航方法的提出
        2.4.2 地磁天文自主導(dǎo)航方法的原理
    2.5 本章小結(jié)
第3章 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)模型的建立
    3.1 引言
    3.2 時間系統(tǒng)
        3.2.1 時間計量標準
        3.2.2 時間標示法
    3.3 坐標系系統(tǒng)
        3.3.1 參考坐標系
        3.3.2 坐標系間相互轉(zhuǎn)換關(guān)系
    3.4 地磁場模型
        3.4.1 IGRF國際參考地磁場
        3.4.2 IGRF地磁場強度的推導(dǎo)
    3.5 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的建立
        3.5.1 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)方程
        3.5.2 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)量測方程
        3.5.3 地磁/天文導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)空間模型的離散化
    3.6 本章小結(jié)
第4章 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)濾波算法
    4.1 引言
    4.2 貝葉斯濾波理論
        4.2.1 遞推貝葉斯估計原理
        4.2.2 卡爾曼濾波（KF）
    4.3 地磁/天文自主導(dǎo)航系統(tǒng)濾波算法的設(shè)計
        4.3.1 擴展卡爾曼濾波（EKF）
        4.3.2 無跡卡爾曼濾波（UKF）
        4.3.3 自適應(yīng)無跡卡爾曼濾波（AUKF）
    4.4 本章小結(jié)
第5章 地磁/天文自主導(dǎo)航方法的仿真及性能分析
    5.1 引言
    5.2 仿真程序的設(shè)計
    5.3 仿真條件的選擇
    5.4 UKF算法數(shù)值仿真及性能分析
        5.4.1 UKF算法的實現(xiàn)過程
        5.4.2 基于UKF的地磁/天文自主導(dǎo)航方法仿真結(jié)果及分析
        5.4.3 UKF算法總結(jié)
    5.5 AUKF算法數(shù)值仿真及性能分析
        5.5.1 AUKF算法的實現(xiàn)過程
        5.5.2 基于AUKF的地磁/天文自主導(dǎo)航方法仿真結(jié)果及分析
        5.5.3 AUKF算法總結(jié)
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]機載慣性導(dǎo)航技術(shù)綜述[J]. 雷宏杰,張亞崇.  航空精密制造技術(shù). 2016(01)
[2]基于Monte Carlo采樣策略的UKF算法應(yīng)用[J]. 萬某峰,趙長勝,王飛,陳士城.  測繪工程. 2013(01)
[3]抑制UKF發(fā)散的改進算法在衛(wèi)星軌道確定中的應(yīng)用[J]. 郭雪姣,周海銀,潘曉剛.  上海航天. 2012(06)
[4]基于UKF濾波的近地衛(wèi)星自主組合導(dǎo)航方法研究[J]. 馬旭輝,郭強,趙靈琳.  測繪與空間地理信息. 2011(05)
[5]基于強跟蹤UKF的導(dǎo)航系統(tǒng)故障檢測方法[J]. 崔乃剛,韓鵬鑫,穆榮軍.  哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報. 2011(10)
[6]地磁匹配導(dǎo)航應(yīng)用于巡航導(dǎo)彈的關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 孫寧芹.  飛航導(dǎo)彈. 2011(10)
[7]天文導(dǎo)航標準體系建設(shè)現(xiàn)狀與未來發(fā)展[J]. 朱筱虹,徐瑞,張俊艷.  地理空間信息. 2011(03)
[8]非線性預(yù)測濾波在星敏感器姿態(tài)確定中的應(yīng)用[J]. 張惟,林寶軍.  計算機仿真. 2011(05)
[9]基于衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)在線擬合星光折射模型方法[J]. 溫永智,吳杰.  國防科技大學(xué)學(xué)報. 2011(01)
[10]利用地磁/星光觀測角度的飛行器自主導(dǎo)航方法[J]. 劉睿,王常虹,李葆華.  紅外與激光工程. 2011(02)

博士論文
[1]航天器相對導(dǎo)航中的非線性濾波問題研究[D]. 魏喜慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[2]飛行器慣性/地磁/天文組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 劉睿.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]近地衛(wèi)星自主軌道確定和控制系統(tǒng)研究[D]. 趙黎平.西北工業(yè)大學(xué) 2002

碩士論文
[1]星座自主導(dǎo)航方法及其精度分析[D]. 郁海.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2013
[2]UKF性能分析及其在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[D]. 安笛.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[3]慣性/地磁組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 晏登洋.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3076142