基于地磁-天文的飛行器自主導(dǎo)航方法研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：V249.32+9 學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：629.7 密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文 工學(xué)碩士學(xué)位論文基于地磁/天文的飛行器自主導(dǎo)航方法研究碩 士 研 究 生：孫琦導(dǎo) 師：王常虹教授申 請(qǐng) 學(xué) 位：工學(xué)碩士學(xué) 科：控制科學(xué)與工程所 在 單 位：航天學(xué)院答 辯 日 期：2016 年 6 月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文I摘 要導(dǎo)航系統(tǒng)是航天飛行器上的重要組成部分，精確的導(dǎo)航參數(shù)對(duì)飛行器

2、執(zhí)行飛行任務(wù)具有重要的意義。飛行器自主導(dǎo)航，不與外部系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，完全依賴(lài)自身所載的敏感元器件自主地完成導(dǎo)航任務(wù)。隨著航天任務(wù)的不斷發(fā)展，自主導(dǎo)航逐漸成為了航天技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，也為飛行器控制技術(shù)提供了重要的研究方向。本文針對(duì)目前應(yīng)用的基于星敏感器/紅外地平儀的天文導(dǎo)航方法只適用于高軌道衛(wèi)星的局限以及地磁匹配導(dǎo)航方法導(dǎo)航精度受到基準(zhǔn)地磁模型精度的限制的問(wèn)題，采用三軸磁強(qiáng)計(jì)與星敏感器，將地磁信息與星光信息相結(jié)合，提出了地磁/天文自主導(dǎo)航

3、方法。該導(dǎo)航方法具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、自主性強(qiáng)、導(dǎo)航誤差不隨時(shí)間累積、導(dǎo)航精度高等特點(diǎn)，是一種切實(shí)可行的自主導(dǎo)航方法。基于本文提出的地磁/天文自主導(dǎo)航方法，建立了系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型。以緯度、經(jīng)度、高度以及地理坐標(biāo)系下三軸的速度作為狀態(tài)量，根據(jù)一般的動(dòng)力學(xué)方程，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程，以三軸磁強(qiáng)計(jì)敏感的地磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量與星敏感器敏感的星光矢量之間的夾角作為量測(cè)量，建立了量測(cè)方程。根據(jù)地磁/天文自主導(dǎo)航的非線(xiàn)性狀態(tài)空間模型，設(shè)計(jì)了基于 UKF 的導(dǎo)航濾波

4、算法， 并針對(duì) UKF 算法對(duì)濾波初始值敏感的缺點(diǎn)設(shè)計(jì)了改進(jìn) UKF 算法—AUKF導(dǎo)航濾波算法。通過(guò) Matlab 軟件對(duì)基于 UKF/AUKF 算法的地磁/天文自主導(dǎo)航方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和深入分析。 仿真結(jié)果表明， 本文提出的地磁/天文導(dǎo)航方法能夠完成飛行器的自主導(dǎo)航任務(wù)，為其提供位置、速度等導(dǎo)航參數(shù)，具有良好的收斂性、導(dǎo)航精度和動(dòng)態(tài)性能。分析不同仿真條件下的仿真結(jié)果，地磁/天文自主導(dǎo)航方法的導(dǎo)航性能可以通過(guò)提高敏感器精度、縮短采樣