融合脉冲星辐射矢量和计时观测的航天器定位方法

摘要

传统的X射线脉冲星导航方法仅仅利用脉冲星辐射信号的计时观测作为导航信息输入,会造成脉冲星导航能力利用不足,导航定位精度低等问题。本文提出一种融合脉冲星辐射矢量和计时观测的航天器自主导航方法,能充分利用脉冲星导航能力,提高脉冲星定位精度。
　　本文首先建立配备准直器的X射线探测器的几何模型,在此基础上得出探测器有效使用面积的计算公式。提出了一种矢量搜索方法,以探测器接收到的X射线光子流量强度作为目标函数,来获取脉冲星辐射方向矢量。融合辐射矢量观测和计时观测建立组合观测模型,针对EKF(Extended Kalman Filtering)算法,结合航天器轨道动力学方程,设计组合卡尔曼滤波算法和联邦卡尔曼滤波算法。仿真结果表明,矢量搜索方法具有可行性。并且与单独使用矢量观测或者计时观测的方法相比,融合辐射矢量和计时观测的方法可以显著提高X射线脉冲星导航系统的精度。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景及意义

1.3 国内外发展现状

1.4 论文工作安排

第二章 X射线脉冲星导航的基础理论

2.1 脉冲星特点

2.2 X射线脉冲星导航基本原理

2.3 时间转换方法

2.4 X射线脉冲星导航的误差来源分析

2.5 本章小结

第三章 脉冲星辐射方向矢量的确定

3.1 探测器的有效使用面积

3.2 辐射方向矢量的搜索方法

3.3 本章小结

第四章 融合辐射矢量和计时观测的航天器定位方法

4.1 概述

4.2 航天器的轨道动力学模型

4.3 系统量测模型的建立

4.4 定位系统的工作流程

4.5 本章小结

第五章 导航滤波算法及仿真测试

5.1 导航滤波方法概述

5.2 EKF算法的应用

5.3 仿真测试与结果分析

5.4 本章小结

第六章 结束语

6.1 论文工作总结

6.2 前景展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的科研成果