基于量測信息的非線性濾波及其在導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用研究.pdf

1、作為新世紀(jì)世界航天活動的主要熱點之一，深空探測技術(shù)逐漸進步，其中深空探測器的導(dǎo)航技術(shù)取得了重大進展，為一系列的深空探測任務(wù)(如無人探測和載人探測)的順利實施提供了技術(shù)基礎(chǔ)。有效的導(dǎo)航與控制是深空探測任務(wù)成功的必要前提。實現(xiàn)深空探測器的自主管理可以使得航天計劃的成本更低，也可以保障深空探測器具有很好的自主生存能力。濾波方法在導(dǎo)航過程中起關(guān)鍵作用，當(dāng)濾波的觀測模型和系統(tǒng)模型均具有嚴(yán)重的非線性性時，只能使用適用于非線性系統(tǒng)的濾波方法，否則濾波

2、性能很可能不盡人意。而在本學(xué)位論文中所采用的導(dǎo)航系統(tǒng)正是屬于這種類型，并且其系統(tǒng)模型中有一些被視為擾動項的項難以被視為高斯噪聲，因此的無跡粒子濾波是最適用的濾波方法。
　　本學(xué)位論文結(jié)合國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃項目“深空探測高精度天文測角測速組合自主導(dǎo)航基礎(chǔ)研究”，針對火星探測巡航段的特點，深入研究了相關(guān)的自主導(dǎo)航方法，并在此基礎(chǔ)之上改進了基于量測信息的非線性濾波。本文的主要內(nèi)容包含以下幾個方面:
　　一方面，從導(dǎo)航方法的角

3、度考慮。對深空探測環(huán)境的特殊性進行分析，研究在這樣的環(huán)境下的自主導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航天體的可觀測性分析方法，并通過這樣的可觀測性分析方法來分析研究自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測性，研究了基于小行星信息的巡航段自主導(dǎo)航方法。并利用信息融合方法結(jié)合天文導(dǎo)航和多普勒紅移導(dǎo)航，搭建天文/紅移組合導(dǎo)航系統(tǒng)，同時利用測角測速信息進行導(dǎo)航，通過改進導(dǎo)航方法來獲取更高的導(dǎo)航精度。
　　另一方面，從濾波算法的角度考慮。研究傳統(tǒng)的無跡粒子濾波算法及其改進算法。本文提

4、出的兩種改進無跡粒子濾波，這二者中均使用球形單形無跡變換來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的對稱集無跡變換，這樣可以大幅減少濾波過程中的?采樣點，進而降低了運算量。在第一種改進的無跡粒子濾波算法中，采用迭代策略，利用新的觀測信息進行線性化參考點，通過迭代更新提高非線性精度，提高導(dǎo)航濾波精度。在第二種改進的無跡粒子濾波算法中，采用基于新息的自適應(yīng)方法，使得濾波具有自適應(yīng)的能力，精度也有一定的提升。
　　然后，將所提出的改進無跡粒子濾波算法應(yīng)用于本文提出的天