论文摘要
X射线脉冲星是宇宙空间中的一种自然天体,具有稳定的周期和广泛的空间分布,被誉为航天器的宇宙“灯塔”。利用X射线脉冲星导航,能满足从近地卫星到深空探测的自主导航需求。协同导航是自上个世纪70年代后兴起的一种导航技术,在卫星的编队飞行中有广泛的应用前景,利用协同技术可以提高系统导航精度,提升系统性能。本文提出一种将脉冲星的绝对观测信息和卫星系统间的相对观测信息相融合的协同导航方法来实现卫星的自主导航,主要研究内容为:(1)介绍了脉冲星的相关基本特性,以及X射线脉冲星导航所涉及到的各种时间空间基准;针对不同时空基准间时间尺度的转换问题,建立了脉冲星的时间相位模型。(2)分析了X射线脉冲星导航的基本原理,并建立了脉冲星量测模型;通过对运动卫星的空间受力分析,建立了卫星的轨道动力学模型;并设计了X射线脉冲星导航的UKF滤波器。(3)针对传统脉冲星导航的导航精度不高的问题,提出了把已知中继卫星当作“伪脉冲星”,将其与航天器的相对测距信息和脉冲星的绝对观测信息协同并通过UKF滤波的导航方法提高导航精度。(4)针对脉冲星观测信息不完备、协同导航因为缺少惯性基准信息修正只能进行短期导航以及系统导航精度低的问题,对于三个卫星组成的系统,提出一种将星间相对距离、角度观测信息和脉冲星绝对观测信息协同并通过UKF滤波的导航方法。仿真结果通过对比分析表明本文所提方法可行,能够在一定程度上提高导航估计精度。
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摘要ABSTRACT符号对照表缩略语对照表第一章 绪论 1.1 研究背景和意义 1.1.1 X射线脉冲星导航 1.1.2 星间协同导航 1.1.3 课题研究的意义 1.2 国内外研究现状 1.2.1 X射线脉冲星导航研究进展 1.2.2 星间协同导航研究进展 1.3 论文工作安排第二章 X射线脉冲星信号特征及测量模型 2.1 脉冲星的基本知识 2.2 X射线脉冲星的时空参考框架 2.2.1 时间尺度 2.2.2 空间系统 2.3 固有时到坐标时的转换方法 2.4 脉冲星的时间相位模型 2.5 本章小结第三章 X射线脉冲星计时观测导航方法 3.1 X射线脉冲星导航基本原理 3.1.1 X射线脉冲星导航的几何原理 3.1.2 X射线脉冲星计时观测系统组成与导航流程 3.2 X射线脉冲星的量测模型 3.3 卫星的轨道动力学模型 3.3.1 卫星的受力 3.3.2 卫星的轨道参数 3.3.3 卫星轨道动力学模型 3.4 基于UKF的 X射线脉冲星导航 3.4.1 UT变换 3.4.2 UKF滤波算法 3.4.3 X射线脉冲星导航的UKF滤波器设计 3.5 本章小结第四章 利用X射线脉冲星的星间协同导航 4.1 星间信息的相对测量 4.1.1 卫星间相对距离测量方法 4.1.2 卫星间相对角度测量方法 4.2 利用脉冲星的星间协同导航 4.2.1 基于“伪脉冲星”测距的星间协同导航模型 4.2.2 基于星间测距测角的协同导航模型 4.3 利用脉冲星的星间协同导航方法滤波器设计 4.3.1 基于“伪脉冲星”测距的星间协同导航UKF滤波器设计 4.3.2 基于测距测角的星间协同导航UKF滤波器设计 4.4 本章小结第五章 仿真与结果分析 5.1 仿真环境及流程 5.2 X射线脉冲星计时观测导航仿真结果 5.3 基于“伪脉冲星”星间测距的协同导航仿真结果 5.3.1 “伪脉冲星”与航天器位于相同轨道的仿真结果 5.3.2 “伪脉冲星”与航天器位于不同轨道的仿真结果 5.4 基于星间测距测角的协同导航仿真结果 5.4.1 三个卫星均在相同轨道的仿真结果 5.4.2 三个卫星分别位于不同轨道的仿真结果 5.5 本章小结第六章 总结与展望 6.1 论文总结 6.2 前景展望参考文献致谢作者简介
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 陈俊如
导师: 张华
关键词: 射线脉冲星导航,协同导航,星间相对信息,滤波
来源: 西安电子科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 天文学,航空航天科学与工程
单位: 西安电子科技大学
分类号: P145.6;V52
DOI: 10.27389/d.cnki.gxadu.2019.001715
总页数: 87
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标签：射线脉冲星导航论文; 协同导航论文; 星间相对信息论文; 滤波论文;
