非線性濾波技術(shù)及其在深空探測(cè)自主導(dǎo)航中的應(yīng)用.pdf

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

2、波(EKF)的基礎(chǔ)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(duì)各個(gè)濾波算法進(jìn)行分析比較、優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　針對(duì)無跡卡爾曼濾波采樣點(diǎn)多,影響系統(tǒng)運(yùn)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(diǎn)周圍球面上的有限點(diǎn),來逼近要估計(jì)的狀態(tài),減少了采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)以及方式,通過對(duì)比分析其性能優(yōu)于無跡卡爾曼濾波(UKF)。
　　然后針對(duì)粒子濾波的粒子退化、貧化、衰竭等問題,提出改進(jìn)措施,并對(duì)

3、粒子濾波重要性采樣性函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ)上研究基于擴(kuò)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(dòng)重采樣過程的MCMC-PF算法,在算法精度、實(shí)時(shí)性以及穩(wěn)定性等方面,對(duì)多種非線性濾波算法進(jìn)行對(duì)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(shí)時(shí)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