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软着陆小天体的自主导航与制导方法研究

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软着陆小天体的自主导航与制导方法研究

RESEARCH ON AUTONOMOUS NAVIGATION AND GUIDANCE FOR

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外在该方向的研究现状及分析

1.3 本文的主要研究内容

第2章 软着陆小天体自主导航模型

2.1 参考坐标系

2.2 软着陆小天体的动力学模型分析

2.3 软着陆小天体自主导航系统的观测模型

2.4 本章小结

第3章 基于特征点信息的自主光学导航方法研究

3.1 基于特征点信息的自主光学导航方法

3.2 改进的粒子滤波算法

3.3 数学仿真

3.4 本章小结

第4章 基于滑模变结构的自主制导与控制方法研究

4.1 基于滑模变结构的自主制导与控制

4.2 数学仿真

4.3 本章小结

第5章 软着陆自主GNC系统仿真验证

5.1 软着陆自主GNC仿真系统

5.2 仿真参数设定

5.3 仿真与结果分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢

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摘要

小行星和彗星等小天体的探测已经成为新世纪深空探测的热点之一。由于小天体特殊的性质,为了在不能精确确定引力模型和着陆点状况的小天体表面安全软着陆,必须有自主性强、精度高和鲁棒性强的导航和制导系统。本论文针对软着陆小天体的特点,对软着陆小天体的自主导航与制导方法进行了研究。主要内容包括:
  首先,根据小天体探测器飞行环境的特点,给出软着陆小天体的动力学模型和自主导航系统的观测模型。
  其次,提出基于特征点信息的自主光学导航方法。为了进一步提高对轨道参数的估计精度,考虑到系统中存在的非高斯噪声,采用改进的粒子滤波算法来设计自主导航滤波器。在基本粒子滤波“采样—重要性—重采样”算法的基础上,通过设置门限来判断是否进行重采样,并采用“马尔科夫链蒙特卡罗移动”来增加粒子的多样性。
  再次,为了解决由于参数不确定性导致的着陆动力学方程中包含无模型加速度摄动项这一问题,制导与控制方案采用基于滑模变结构的自主制导与控制方法。
  最后,基于对上述软着陆小天体自主导航与制导方法的研究,对软着陆小天体自主GNC系统进行数学仿真。仿真表明,本文所采用的基于特征点信息的软着陆自主导航与制导方案是可行的,对模型的不确定性和环境干扰具有一定的鲁棒性。

著录项

  • 作者

    张然;

  • 作者单位

    哈尔滨工业大学;

  • 授予单位 哈尔滨工业大学;
  • 学科 飞行器设计
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 崔平远;
  • 年度 2007
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 V448.224;V525.5;
  • 关键词

    软着陆小天体; 自主导航; 制导方法; 动力学模型;

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