基于改进动静态滤波的脉冲星/CNS深空探测组合导航方法

doi:10.3780/j.issn.1000-758X.2013.05.004

›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (5): 22-28.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.05.004

基于改进动静态滤波的脉冲星/CNS深空探测组合导航方法

王奕迪¹，郑伟^1,2，安雪滢¹，孙守明³

（1国防科学技术大学航天科学与工程学院，长沙410073）(2空间智能控制技术国家级重点实验室，北京100190)（3西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室，西安710043）

收稿日期:2012-10-31 修回日期:2013-01-25 出版日期:2013-10-25 发布日期:2013-10-25
作者简介:王奕迪 1986年生，2011年获国防科学技术大学航空宇航科学与技术专业硕士学位，现为国防科学技术大学航天科学与工程学院博士研究生。研究方向为脉冲星导航方法。
基金资助:
国家自然科学基金（10973048），航天飞行动力学技术重点实验室开放基金(AFDL2012002)资助项目

Pulsar/CNSIntegratedNavigationMethodBasedonImprovedKinematicandStaticFilterforDeepSpaceExplorer

WANG Yi-Di¹, ZHENG Wei^1,2, AN Xue-Ying¹, SUN Shou-Ming³

(1CollegeofAerospaceScienceandtechnology,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha410073)(2NationalKeyLaboratoryofScienceandTechnologyonSpaceIntelligentControl,Beijing100190)(3StateKeyLaboratoryofAstronauticDynamics,Xi′anSatelliteControlCenter,Xi′an710043)

Received:2012-10-31 Revised:2013-01-25 Published:2013-10-25 Online:2013-10-25

摘要/Abstract

摘要： 为了提高深空探测器的自主导航系统性能，文章提出一种基于改进动静态滤波的脉冲星/CNS组合导航方法。脉冲星观测数据和星光角距信息通过改进动静态滤波器进行信息融合。其中，动态滤波采用UKF处理采样速率快、测量方程非线性强的星光角距测量量，静态滤波采用EKF处理采样速率慢、测量方程线性特征明显的脉冲星测量量，其运行周期可以是动态滤波的若干倍。利用该改进动静态滤波进行组合导航，可避免联邦滤波器中由于各局部滤波器采用相同的状态方程而导致的融合滤波结果不具备最优性的问题。仿真分析表明，基于所提出的组合导航系统，深空探测器的导航精度可提高至10km以内。

关键词: 脉冲星导航, 组合导航, 自主导航, 信息融合, 深空探测

Abstract: APulsar/CNSintegratednavigationalgorithmbasedontheimprovedkinematicandstaticfilterwasproposedThemeasurementofpulsarandthestellaranglemeasurementwerefusedbytheimprovedkinematicandstaticfilter,inwhichtheUKFwasusedasthekinematicfiltertodealwiththestellaranglemeasurementatafastsamplingvelocityandtheEKFwasusedasthestaticfiltertodealwiththepulsarmeasurementataslowsamplingvelocityTheproposedimprovedkinematicandstaticfiltercanavoidthecorrelationsbetweenthefusiondatasetsofdifferentsensors.Thesimulationresultsshowthattheproposedintegratednavigationsystemcanimprovetheperformanceoftheautonomousnavigationsystemadoptedbydeepspaceexplorer.

Key words: Pulsarbasednavigation, Integratednavigation, AutonomousnavigationDatafusion, Deepspaceexploration

王奕迪, 郑伟, 安雪滢, 孙守明. 基于改进动静态滤波的脉冲星/CNS深空探测组合导航方法[J]. , 2013, 33(5): 22-28.

WANG Yi-Di, ZHENG Wei, AN Xue-Ying, SUN Shou-Ming. Pulsar/CNSIntegratedNavigationMethodBasedonImprovedKinematicandStaticFilterforDeepSpaceExplorer[J]. , 2013, 33(5): 22-28.

[1]	吴辰宸, 耿海, 王紫桐, 李得天. 地月及深空探测先进电推进技术的发展[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(5): 13-23.
[2]	周博超, 李勇, 张艾, 崔世航. 含有建模和测量误差的卫星自主定轨系统能观性分析[J]. 中国空间科学技术, 2023, 43(3): 25-34.
[3]	耿海, 李兴达, 贾连军, 贾艳辉, 吴辰宸, 孙明明, 孙新锋. 面向深空探测的30cm离子推力器寿命预估[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(6): 107-114.
[4]	扈航, 刘磊, 李聪, 曹桂兴. 深空合作目标高概率捕获复合扫描策略研究[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(3): 58-66.
[5]	李代伟, 淡鹏, 贺波勇, 陈玉昌, 张银发, 石峰. 基于星光角距/激光测距的卫星组合导航方法[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(3): 67-73.
[6]	周博超, 李勇. 一种多步的基于切换星间测量的多星自主导航算法[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(3): 124-131.
[7]	邹炎升, 张乃元, 袁辉, 刘陈, 刘德明. 异形光斑的高精度光束偏转角度测量[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(1): 107-113.
[8]	乔玉新, 林雪原, 张吉松, 陈祥光. 发射系下的SINS/CNS/GNSS组合导航UKF滤波算法[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(5): 103-109.
[9]	刘丽丽, 林雪原, 陈祥光. 一种多传感器组合导航系统的改进异步融合算法[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(4): 77-84.
[10]	吴孔阳, 叶小舟, 肖伟, 刘文祥, 刘小汇. 一种基于多虚拟观测量的组合导航自主完好性监测方法[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(3): 60-69.
[11]	丁陶伟, 帅平, 黄良伟, 张新源. 基于扩展卡尔曼滤波的XPNAV-1卫星自主定轨算法研究[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(1): 13-21.
[12]	马鑫, 周琪, 李明涛, 张会锁. 深空撞击载荷总体技术分析与效能仿真[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(1): 120-130.
[13]	叶子鹏, 周庆瑞, 王辉. 深空探测航天器巡航段自主导航方法研究[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(5): 53-60.
[14]	林雪原, 孙玉梅, 董云云, 乔玉新, 陈祥光. 多传感器组合导航系统的改进多尺度滤波算法[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(4): 61-68.
[15]	唐青原, 王晓磊. 基于火卫二视线测量的火星接近段自主导航算法[J]. 中国空间科学技术, 2019, 39(6): 38-.

基于改进动静态滤波的脉冲星/CNS深空探测组合导航方法

Pulsar/CNSIntegratedNavigationMethodBasedonImprovedKinematicandStaticFilterforDeepSpaceExplorer

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价