非線性濾波技術及其在深空探測自主導航中的應用.pdf

1、本文主要針對深空探測自主導航應用過程中的非線性濾波算法進行研究。深空探測過程中,由于受到地面基站的影響,探測器飛行過程不能實時、全天候的跟蹤控制,所以探測器星上自主導航控制的必要性就體現(xiàn)出來。而現(xiàn)在深空自主導航主要以光學自主導航為主。影響深空探測自主導航精度的主要因素,一方面是星敏感器、光學導航敏感器等硬件條件,另一方面是導航濾波算法。所以濾波算法對精度的提高起著至關重要的作用。針對系統(tǒng)的非線性問題,在傳統(tǒng)非線性濾波方法——擴展卡爾曼濾

2、波(EKF)的基礎上,主要研究無跡卡爾曼濾波(UKF),粒子濾波(PF)等濾波方法,并對各個濾波算法進行分析比較、優(yōu)化設計。
　　針對無跡卡爾曼濾波采樣點多,影響系統(tǒng)運算速度的問題,選用超平面無跡卡爾曼濾波算法(SUKF)。該方法通過選用平均點周圍球面上的有限點,來逼近要估計的狀態(tài),減少了采樣點個數(shù)以及方式,通過對比分析其性能優(yōu)于無跡卡爾曼濾波(UKF)。
　　然后針對粒子濾波的粒子退化、貧化、衰竭等問題,提出改進措施,并對

3、粒子濾波重要性采樣性函數(shù)進行設計。在此基礎上研究基于擴展卡爾曼濾波的粒子濾波(EKF-PF)算法,基于無跡卡爾曼濾波的粒子濾波(UKF-PF)算法以及采用馬爾科夫鏈蒙特卡洛移動重采樣過程的MCMC-PF算法,在算法精度、實時性以及穩(wěn)定性等方面,對多種非線性濾波算法進行對比分析。得出通過改善粒子濾波重要性采樣函數(shù)和重采樣過程,能夠有效的提高系統(tǒng)的精度,在實時性方面也有一定的改善。
　　最后分析了影響無跡卡爾曼濾波(UKF)和粒子濾波