CKF濾波算法及其在航天器自主導(dǎo)航中的應(yīng)用.pdf

1、航天器自主導(dǎo)航是航天技術(shù)的發(fā)展方向，本文以航天器發(fā)射、在軌運(yùn)行等全弧段軌道為研究目標(biāo)，以天文導(dǎo)航、GNSS導(dǎo)航為測(cè)量手段，研究全過(guò)程全弧段的航天器自主導(dǎo)航算法。系統(tǒng)分析了航天器天文導(dǎo)航的可觀測(cè)性，在此基礎(chǔ)上，以容積卡爾曼濾波(Cubature Kalman filtering, CKF)為基本濾波算法，針對(duì)航天器發(fā)射、運(yùn)行過(guò)程中的非線性觀測(cè)、模糊異常外力、測(cè)控不確定性等問(wèn)題，研究復(fù)雜環(huán)境下的自主導(dǎo)航濾波算法，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航系統(tǒng)的全過(guò)程全弧段自

2、適應(yīng)導(dǎo)航。主要工作包含以下三部分：
　　1、分析了航天器自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測(cè)性。根據(jù)軌道動(dòng)力學(xué)構(gòu)建了導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)模型，以太陽(yáng)敏感器、月球敏感器和紅外地球敏感器組成一體化天文導(dǎo)航系統(tǒng)，研究構(gòu)建了日地月觀測(cè)模型；分析了連續(xù)線性系統(tǒng)和離散線性系統(tǒng)的可觀測(cè)性理論，并根據(jù)非線性系統(tǒng)可觀測(cè)性理論得到了連續(xù)非線性系統(tǒng)和離散非線性系統(tǒng)可觀測(cè)的條件；在此基礎(chǔ)上分析了天文觀測(cè)模式下自主導(dǎo)航系統(tǒng)的可觀測(cè)性，提出了不可觀測(cè)的基本條件。
　　2、提

3、出了基于魯棒 CKF濾波的自主導(dǎo)航算法?；谪惾~斯濾波理論，闡明了CKF的核心—三階容積法則，推導(dǎo)得到了CKF導(dǎo)航濾波的基本過(guò)程,比較了CKF濾波與UKF濾波的估計(jì)性能，證明了對(duì)于高維高非線性系統(tǒng)，CKF估計(jì)性能優(yōu)于UKF；針對(duì)測(cè)量不確定誤差，利用M估計(jì)和χ2檢測(cè)法，提出了魯棒容積卡爾曼濾波。該算法可以應(yīng)用于空間環(huán)境惡劣情況下，測(cè)量系統(tǒng)存在不確定性系統(tǒng)誤差，該算法能有效抑制不確定性誤差影響，提高濾波魯棒性。
　　3、提出了基于動(dòng)力