基于天体射电源导航系统研究

摘要

本文主要解决深空探测卫星自主导航相关问题，这可使得卫星能够不依靠于地面设备实现自主定位。本文主要依靠天体信号来设计导航算法，并通过数值仿真验证其可行性。
　　本文首先对21cm谱线测量技术和天文导航技术方面进行了调研，提出一种基于数字波束合成的运动合成天线用于射电信号的测量，并进行仿真验证；同时对天体射频信号进行分析，并证明其作为导航信号源的可行性。
　　在21cm谱线导航原理方面，以爱因斯坦时空观为基础，通过多普勒频移相关理论建立自主导航算法模型，以轨道动力学为模型建立状态方程，以测量的多普勒频率偏移量为观测量建立测量方程，从而建立多普勒测速导航滤波器，并通过数值仿真验证其合理性。
　　基于21cm谱线的自主导航为单一的测速导航，积分获得的航天器位置信息不够准确，本文引入一种基于X射线脉冲星的自主导航技术来弥补其缺点，通过分析X射线的脉冲星信号，建立脉冲星信号的理论模型，基于位置增量法建立自主导航算法模型，最后进行数值仿真验证。
　　最后基于联邦滤波器的原理及算法，以地火转移轨道为背景，设计基于上述两种导航方法的组合导航方法的组合导航算法。通过仿真研究了利用非线性系统的无迹卡尔曼滤波算法对于联邦滤波器的各子系统性能及全局估计性能。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第2章 21cm谱线与数字波束合成技术

2.1射电21cm谱线的产生与观测

2.2数字波束合成技术

2.3过零检测法

2.4射电21cm谱线信号信噪比分析

2.5 本章小结

第3章 多普勒测速导航基本理论

3.1多普勒频移导航原理

3.2信号丢失情况分析

3.3基于光行时方程的多普勒频移模型

3.4本章小结

第4章 基于卡尔曼滤波的导航算法仿真及分析

4.1卡尔曼滤波器设计

4.2卡尔曼滤波在导航算法中的应用

4.3导航仿真结果及分析

4.4本章小结

第5章 组合导航算法研究

5.1 X射线脉冲星导航原理

5.2脉冲星导航系统滤波器的设计

5.3脉冲星导航数值仿真结果

5.4导航信息融合

5.5仿真结果及分析

5.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢