基于扩维卡尔曼滤波的火星探测器脉冲星相对导航方法  被引量:10

ASUKF based relative navigation method for mars probe using pulsar

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作  者:武瑾媛[1] 房建成[1] 杨照华[1] 

机构地区:[1]北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院惯性技术国家重点实验室,北京100191

出  处:《仪器仪表学报》2013年第8期1711-1716,共6页Chinese Journal of Scientific Instrument

基  金:国家自然科学基金重点项目(61233005);国家自然科学基金(61004140);国家863计划(2007AA12Z319)资助项目

摘  要:X射线脉冲星导航稳定、精度高,太阳系范围内均适用,是实现火星探测器自主导航的有效手段之一。针对目前编队深空任务中可采用的相对位置确定方法单一且不自主的问题,提出了一种基于X射线脉冲星的编队火星探测器转移轨道自主相对导航方法。为降低模型误差,考虑了火星及地球对探测器相对导航精度的影响,引入扩维Unsented卡尔曼滤波,降低随机测量误差的同时修正系统状态模型误差。地面半物理仿真实验结果表明该方法的相对位置估计精度可达30 m以内,可以满足火星探测编队飞行的自主相对导航需求。Autonomous navigation using pulsars has the characteristics, such as stable performance, high navigation accuracy and applicable within the scope of the solar system, which is one of the effective means to realize mars probe autonomous navigation. Aiming at the problems that the relative position determination method adopted in the formation deep-space exploration task is only single one and has non-autonomous feature, a kind of autonomous relative navigation method for the transfer orbit of formation mars probe based on X-ray pulsar is proposed. In order to reduce the error of the model, the influences of the mars and earth on the relative navigation accuracy of the probe are stud- ied. The augmented state unscented Kalman filter, ASUKF is introduced. The method could not only reduce the random error, but also correct the system state model error. Ground hardware-in-loop simulation experiment results show that the relative position estimation error of the method is within 30 m, which meets the autonomous relative navigation requirements of mars probe formation flight.

关 键 词:X射线脉冲星 相对导航 火星探测 扩维Unsented卡尔曼滤波 

分 类 号:V249.323[航空宇航科学与技术—飞行器设计]

 

参考文献:

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