非线性滤波技术及其在深空探测自主导航中的应用

非线性滤波技术及其在深空探测自主导航中的应用

NONLINEAR FILTERING TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION IN THE DEEP SPACE EXPLORATION AUTONOMOUS NAVIGATION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 背景介绍

1.2 国内外研究现状

1.2.1 深空探测技术概述

1.2.2 深空探测自主导航技术

1.2.3 非线性滤波技术发展

1.3 本文的主要研究内容

1.4 章节安排

第2章 深空探测技术基础理论研究

2.1 基本坐标系介绍

2.1.1 惯性坐标系

2.1.2 轨道坐标系

2.1.3 本体坐标系

2.1.4 地理坐标系

2.2 深空探测轨道动力学

2.3 姿态矩阵转换

2.3.1 四元数理论

2.3.2 四元数更新

2.3.3 四元数与转换矩阵之间的转换

2.4 本章小结

第3章 深空探测自主导航方法

3.1 天文自主导航方法

3.2 光学自主导航

3.2.1 基本概念

3.2.2 光学自主导航系统原理

3.2.3 精度影响因素

3.3 本章小结

第4章 火星环绕段自主导航中非线性滤波

4.1 状态方程描述

4.2 观测方程的建立

4.3 扩展卡尔曼滤波（EKF）算法

4.4 无迹卡尔曼滤波（UKF）算法

4.4.1 平均采样UKF算法

4.4.2 超平面无迹卡尔曼滤波（SUKF）算法

4.5 滤波算法在火星环绕过程中的应用

4.6 本章小结

第5章 火星环绕段导航的粒子滤波算法研究

5.1 粒子滤波基本推导过程

5.1.1 蒙特卡洛（Monte Carlo）积分

5.1.2 重要性采样

5.1.3 递推贝叶斯估计

5.1.4 序贯重要性采样(Sequential Importance Sampling，SIS)

5.1.5 重要性密度函数的选择

5.1.6 重采样

5.2 标准粒子滤波

5.3 基于EKF滤波的粒子滤波改进算法

5.4 基于UKF滤波的粒子滤波改进算法

5.5 基于马尔科夫链的蒙特卡洛(MCMC)的改进粒子滤波算法

5.6 不同因素对滤波结果的影响

5.7 粒子滤波算法在火星环绕过程中的应用仿真

5.8 本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢