小衛(wèi)星多傳感器自主導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)代小衛(wèi)星以其低廉的成本、機(jī)動(dòng)靈活的特點(diǎn)以及快速吸納新技術(shù)的能力，在各個(gè)國(guó)家正越來(lái)越受到重視。本文針對(duì)低軌小衛(wèi)星的技術(shù)特點(diǎn)，開(kāi)展了小衛(wèi)星自主導(dǎo)航技術(shù)與組合導(dǎo)航技術(shù)研究，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 鑒于磁強(qiáng)計(jì)具有體積小、重量輕的特點(diǎn)以及良好的自主導(dǎo)航性能，本文首先深入研究了基于地磁信息的自主導(dǎo)航方法。在此基礎(chǔ)上，提出了磁強(qiáng)計(jì)/雷達(dá)高度計(jì)組合定軌的小衛(wèi)星自主定軌基本方案，設(shè)計(jì)了地心赤道慣性坐標(biāo)系下磁強(qiáng)計(jì)/雷達(dá)高度計(jì)組合濾波

2、算法。為有效改善單純依靠地磁自主導(dǎo)航在精度和可靠性方面的不足，進(jìn)一步研究了基于星敏感器/紅外地球敏感器的自主導(dǎo)航方法和基于紫外敏感器的自主導(dǎo)航方法，以此作為對(duì)地磁導(dǎo)航方案的有效補(bǔ)充，設(shè)計(jì)了基于聯(lián)邦濾波的小衛(wèi)星多傳感器自主導(dǎo)航方案，有效提高了自主導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和可靠性。
　　 針對(duì)小衛(wèi)星非線性定軌特點(diǎn)，將UKF算法(Unscented Kalman Filter)引入到自主導(dǎo)航系統(tǒng)中。針對(duì)基于對(duì)稱(chēng)采樣策略的UKF算法在計(jì)算效率方面

3、的不足，提出了改進(jìn)的基于最小偏度采樣策略的SRUKF(Square Root Unscented Kalman Filter)算法，又進(jìn)一步提出了基于無(wú)復(fù)位結(jié)構(gòu)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)聯(lián)邦SRUKF濾波算法，從而有效提高了多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的定軌精度；同時(shí)，還針對(duì)多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)中存在量測(cè)周期不一致的問(wèn)題，提出了實(shí)現(xiàn)聯(lián)邦SRUKF濾波信息同步處理的算法，從而確保了多傳感器信息的有效融合。上述研究成果對(duì)小衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用具有重要的理論意

4、義和工程價(jià)值。
　　 為了提高多傳感器組合導(dǎo)航系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性能，研究了應(yīng)用于聯(lián)邦SRUKF濾波器的故障檢測(cè)算法；首先，針對(duì)常規(guī)狀態(tài)檢驗(yàn)法存在的局限性，提出了改進(jìn)的雙狀態(tài)檢驗(yàn)法；然后，采用模糊閾值的方法對(duì)殘差檢驗(yàn)法進(jìn)行了改進(jìn)；在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了聯(lián)邦SRUKF濾波器的容錯(cuò)方案：在主濾波器中使用雙狀態(tài)檢驗(yàn)法，在子濾波器中使用改進(jìn)后的殘差檢驗(yàn)法，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)漸變故障和突變故障的有效檢測(cè)和隔離。
　　 最后，為了對(duì)本文提出的算