基于X射線脈沖星的航天器自主導航濾波算法研究.pdf

1、X射線脈沖星導航是以X射線脈沖星作為導航信號源的天文導航方法，其可高精度地為航天器提供在時空參考坐標系下的位置、速度等導航參數(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航精度為目標，以脈沖星導航為背景，對自主導航濾波算法展開研究。
　　首先，研究了與脈沖星導航相關(guān)的模型。闡述了導航系統(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；研究了脈沖星導航系統(tǒng)的軌道動力學模型和觀測模型，為本文自主導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航精度的影響，提出了基于非線性預測濾波（Nonlinear Predictive Filter，NPF）的脈沖星導航濾波算法，該算法可對系統(tǒng)軌道動力學模型中存在的系統(tǒng)模型誤差進行實時估計，修正導航系統(tǒng)模型。仿真結(jié)果表明，基于NPF的導航濾波算法比基于EKF(Extended Kalman

3、 Filter)和UKF(Unscented Kalman Filter)的導航濾波算法自主導航精度更高。
　　為了降低脈沖星方向誤差對航天器自主導航精度的影響，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，提高自主導航精度。仿真結(jié)果表明，