基于X射線脈沖星的航天器自主導(dǎo)航濾波算法研究.pdf

1、X射線脈沖星導(dǎo)航是以X射線脈沖星作為導(dǎo)航信號源的天文導(dǎo)航方法，其可高精度地為航天器提供在時空參考坐標(biāo)系下的位置、速度等導(dǎo)航參數(shù)，具有可靠性強、精度高、自主性強等特點，是航天器，尤其是深空探測航天器自主導(dǎo)航領(lǐng)域重要的發(fā)展方向和研究熱點。本文主要以提高航天器的自主導(dǎo)航精度為目標(biāo)，以脈沖星導(dǎo)航為背景，對自主導(dǎo)航濾波算法展開研究。
　　首先，研究了與脈沖星導(dǎo)航相關(guān)的模型。闡述了導(dǎo)航系統(tǒng)的時空模型；介紹了脈沖星的相位時間模型；建立了脈沖星的

2、脈沖傳播模型；研究了脈沖星導(dǎo)航系統(tǒng)的軌道動力學(xué)模型和觀測模型，為本文自主導(dǎo)航濾波算法的仿真研究奠定了基礎(chǔ)。
　　為了減少系統(tǒng)模型誤差對航天器自主導(dǎo)航精度的影響，提出了基于非線性預(yù)測濾波（Nonlinear Predictive Filter，NPF）的脈沖星導(dǎo)航濾波算法，該算法可對系統(tǒng)軌道動力學(xué)模型中存在的系統(tǒng)模型誤差進(jìn)行實時估計，修正導(dǎo)航系統(tǒng)模型。仿真結(jié)果表明，基于NPF的導(dǎo)航濾波算法比基于EKF(Extended Kalman

3、 Filter)和UKF(Unscented Kalman Filter)的導(dǎo)航濾波算法自主導(dǎo)航精度更高。
　　為了降低脈沖星方向誤差對航天器自主導(dǎo)航精度的影響，提出了基于ASUKF(Augmented State Unscented Kalman Filter)和在線選星的脈沖星導(dǎo)航濾波算法，該算法一方面可有效減小甚至消除脈沖星方向誤差對航天器自主導(dǎo)航精度的影響，另一方面可在線選取最優(yōu)脈沖星組合，提高自主導(dǎo)航精度。仿真結(jié)果表明，