一、基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究（论文文献综述）
王国刚[1]（2021）在《遥感卫星自主轨道机动与姿轨耦合系统控制研究》文中认为随着商业遥感卫星的快速发展,卫星已从早期的单星技术验证发展为多星协作应用,来完成单一卫星不能实现的应用需求,例如快速观测和侦察、快速覆盖等任务。面向数量庞大的卫星星座的空间任务,这不仅增加了轨道控制的频次,造成了地面测控站的压力,而且大大地提高了卫星间的碰撞风险,因此自主轨道机动和姿轨耦合控制技术是遥感卫星平台在轨飞行作业的关键,也是目前遥感卫星的研究重点。本文针对遥感卫星的自主轨道机动与姿轨耦合控制问题,进行全面、系统地讨论和研究,并面向卫星间碰撞规避、星间绕飞、星座构型保持和轨道转移等典型遥感卫星轨道控制任务,建立遥感卫星完整的轨道控制算法和控制方案,全文的创新研究工作如下:针对多约束下的星座卫星碰撞问题,采用数学表征法建立测控资源、有效载荷和星座构型等约束模型,通过数值分析法和霍曼（Hohmann）变轨理论进行碰撞规避控制设计,采用数值分析法给出轨道系下的控制方向和控制时刻,利用坐标系变换获得惯性系下的控制方向,依据Hohmann理论给出合理的速度增量;为了减少碰撞规避过程中的燃料消耗,设计一种多约束下的能量最优碰撞规避控制方法,基于C-W方程建立质心坐标系下的卫星相对运动模型,通过坐标变换将该模型映射到惯性坐标系下,再结合约束模型来制定碰撞规避策略,选取卫星能量最优化指标、哈密顿函数和协态方程,给出最优条件下的速度增量和方向,实现燃料最优碰撞规避控制,通过数值仿真证明其有效性。针对高精度的轨道机动控制问题,分别对相位控制和编队飞行控制进行设计。采用小推力推进系统来进行相位控制设计,由于推进系统的推力小,控制周期较长,因此将相位控制过程分为三个阶段:相位调整、相位稳定漂移和相位刹车。由于推进系统存在安装偏差,会产生姿态干扰力矩,通过干扰力矩分析给出相位调整和刹车时的最大控制时长,设置好相位控制完成天数,采用开普勒定律计算轨道控制量,并通过反作用飞轮进行姿态控制。针对高精度编队控制问题,设计一种自适应滑模控制算法,考虑非圆轨道和其他引力扰动影响,建立相对运动模型,通过模型变换技术将该模型进行线性化,在该模型基础上,设计一种自适应滑模控制器,并利用神经网络来逼近线性化误差和重力扰动项,通过李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性定理给出自适应更新律,结合正定矩阵判断定理,可以保证闭环跟踪系统渐近稳定,将数值仿真结果与传统滑模控制进行对比分析,验证所提出的算法有效性。轨道控制完全依赖于地面测控站,当卫星数量逐渐增多时,会增加日常地面操作的负担和测控站的压力,针对该问题,设计一种自主轨道控制策略。首先,设计一种平衡力臂优化法来给出小卫星推进系统的最优化结构设计,并且分析推进系统对卫星姿态产生的藕合力矩;其次,设计一种扩展卡尔曼滤波算法（EKF）来确定卫星精确的轨道,并通过星上的全球定位系统（GPS）接收机观测数据进行EKF模型参数优化设计;最后,基于滤波后的轨道进行自主相位控制策略设计,当超出设定阈值时,自动进行轨道控制,以姿控推力器的结构布局为基础,设计一种多脉冲的喷气调姿控制方法来解决姿态扰动问题,采用径向基函数（RBF）神经网络来逼近轨道控制过程中的耦合力矩和干扰力矩,并通过Lyapunov稳定理论证明控制系统的稳定性,通过数值仿真验证其有效性和可行性。针对姿轨耦合系统控制问题,进行卫星姿轨耦合仿真系统设计与控制算法研究。该仿真系统包括仿真计算机、星载计算机、交联环境仿真模拟机、飞轮以及卫星动力学模型。采用仿真软件对主要部件如星敏感器、光纤陀螺、推进系统和GPS接收机进行数学建模,通过交联环境仿真模拟机与星载计算机连接,建立半物理姿轨耦合仿真系统。由于卫星推进系统存在安装偏差和推力矢量偏差,会导致轨道控制过程中的姿态不稳定,本文提出一种反作用飞轮与推进系统协同工作的轨道控制方法,以上述的半物理仿真系统为基础,在姿态偏差角较小时,反作用飞轮进行姿态调整;在姿态偏差角较大时,推进系统进行姿态调整,通过在轨实验证明了其有效性。由于推进剂的消耗,会导致质心和转动惯量的变化,影响姿态控制精度,并且在复杂的空间环境中还会受到各种摄动力的影响,为了实现轨道与姿态能够同时以较高控制精度达到期望的状态,设计一种控制力和力矩有限的自适应RBF神经网络滑模控制方法,通过试验测量给出燃料的消耗速率和转动惯量的变化规律,然后建立时变的6自由度动力学模型,通过RBF神经网络补偿耦合干扰力矩和空间环境扰动,并通过Lyapunov理论证明其稳定性,通过数值仿真证明所设计的算法有效性。
李利亮[2]（2020）在《航天器姿态确定系统的故障诊断方法研究》文中研究指明姿态确定系统提供航天器当前的姿态信息,是姿态控制的前提。星敏感器和陀螺作为航天器主要的姿态敏感器,在轨发生故障的概率均较高,发生故障后若不能及时诊断并隔离,则错误的姿态信息将被引入到系统闭环控制中,可能使得载荷不能正常工作,甚至导致航天器损毁。在工程应用中,受制于星载计算机的性能,算法的运算复杂性和运算时间均受到严格限制,因此研究诊断准确性高且易于星上实现的故障诊断方法具有重要意义。在此背景下,本文从工程实用的角度研究了航天器姿态确定系统的故障诊断方法,论文的主要工作与成果如下:研究了航天器姿态确定系统建模与分析。针对航天器在轨无法获取真实姿态导致星敏感器难以从测量值中分解出各误差项的问题,提出了一种基于星敏感器在轨测量值的误差分解与特性分析的方法;之后根据实测数据验证了误差分析方法的合理性;最后建立了包含在轨常见故障形式的星敏感器和陀螺模型。研究了基于奉献滤波器的姿态敏感器故障诊断方法。针对单一基于硬件冗余的故障诊断方法若想实现故障分离需要较多硬件资源的问题,研究了将硬件冗余与解析冗余相结合的故障诊断方法,提出了一种基于奉献观测器与加性扩展卡尔曼滤波结合的姿态敏感器故障诊断方法。该方法以偏差四元数的矢量部分为残差并基于3-σ阈值评价原则实现了对姿态敏感器的故障检测与分离。该方法可以快速准确地识别出陀螺间歇故障、缓变故障以及星敏感器的间歇故障、恒值故障。研究了基于简化滤波器的姿态敏感器故障诊断方法。针对航天器星载计算机性能以及星载软件运行时间约束的问题,分别从卡尔曼滤波算法、增益矩阵的求解、故障检测与分离方法三个方面对基于奉献滤波器的故障诊断方法进行了优化设计。首先,将星敏感器和陀螺组合定姿的数学模型由加性卡尔曼滤波算法优化为一种无须重置状态预测值的乘性卡尔曼滤波算法,在滤波性能满足要求的前提下有效降低了卡尔曼滤波算法的运算量;之后,通过将卡尔曼滤波算法中量测噪声方差阵视为独立的标量序贯执行增益的计算,避免了矩阵求逆的过程,在收敛时间及稳定后误差完全一致的情况下使量测更新的运算量降低了1/3;最后,基于简化滤波器思想设计了仅用一个滤波器的故障检测与分离方法,运算量仅为基于奉献滤波器故障诊断方法的1/4左右且可诊断集一致。研究了综合应用模型与数据的姿态确定系统故障诊断。针对多重故障下基于卡尔曼滤波算法的故障诊断在检测出故障后无法实现定位和分离的问题,提出了一种模型方法为主,经验模态分解方法为辅的综合故障诊断方法,实现了模型与数据诊断方法的结合。同时,为了提升经验模态分解算法在工程应用中的可行性,在性能满足要求的前提下对常规算法进行了相应简化。研究了基于半物理仿真平台的故障模拟与诊断验证。为了验证本文所提故障诊断方法是否具有工程实用价值,开展了基于真实星载计算机硬件在环的航天器控制系统半物理仿真试验,主要工作包括:按照工程技术要求生成了星敏感器和陀螺都有可能发生故障且有可能同时发生故障的航天器姿态确定系统故障模拟与注入模块;之后根据系统方案编写了基于Ada语言的星载软件代码。试验结果表明,本文所设计的航天器姿态确定系统的故障诊断方法可运行于星载计算机,故障诊断结果准确,具备工程实施的可行性。
王昊光,李国通,石碧舟,张军,蒋桂忠,沈苑,武国强[3]（2020）在《基于GNSS的全电推进SmallGEO卫星自主入轨方法》文中研究表明与传统地球同步轨道（GEO）卫星相比,全电推进SmallGEO卫星具有更高的载重比,同时能够有效降低发射成本,但其推力小、入轨时间长。针对长时间变轨期间卫星轨道确定和轨道控制问题,设计了时间最优的小推力轨道控制策略,分析了转移轨道阶段的导航星可见性,提出了基于全球导航卫星系统（GNSS）的自主定轨方案。为了提高优化控制策略的收敛性,引入神经网络对参数进行寻优。最终,通过GNSS接收机确定精确轨道,结合优化轨道控制方法,实现卫星的快速准确入轨。数学仿真结果表明,提出的方法可以实现卫星自主入轨,具有工程应用价值。
杜扬钦[4]（2020）在《基于双目视觉卫星编队的空间态势感知关键技术研究》文中进行了进一步梳理空间态势感知包括对空间目标的探测、跟踪、识别,对空间事件的评估和预报等,是了解与应对空间威胁、确保空间安全的基础。天基空间态势感知系统可分为综合式单星平台与分布式多星平台,后者具备空间大范围及立体综合观测的优势,是未来的发展趋势。本文重点研究分布式编队下的非合作目标跟踪问题。研究基于双星编队系统实现对100km以内的非合作目标定位跟踪,利用在单星上安装的可见光相机对目标进行同步成像,建立目标星轨道动力学方程,以双目视觉定位获取的相对位置信息代替测角信息实现对空间非合作目标的高精度快速跟踪。论文主要研究成果如下:（1）基于成像系统约束,针对100km内非合作目标,构建了变外参双目模型误差传递算法,评估给出双目编队系统的核心指标,包括双星编队基线要求,可见光相机参数,目标质心提取精度,及姿态测量精度等,完成了系统方案的选型设计。（2）分析了定位算法对于双星编队的构型要求,包括基线最短长度、基线稳定度、基线测量精度等,研究了双星编队构型设计方法,并利用非线性优化算法提升J2摄动影响下双星编队构型的稳定性。对于设计值100m的编队基线,方法使基线漂移幅度由28.1166m优化至4.4047m。（3）提出了基于双目编队外参自标定方法的非合作目标跟踪方法,利用姿态敏感器实现了双目相机相对外参的自标定。结果表明,自标定方法修正了双目相机外参不固定所导致的定位偏差,实现了无需初轨确定的高精度快速目标跟踪。其100km内目标三轴定位误差控制在10m量级,测速误差控制在10m/s以内,收敛时间优于100s。综上所述,本文通过对双星编队非合作目标的误差建模,给出了满足要求的编队构型设计和优化方法,并解决了双目相机外参不固定所引入的定位偏差,完整的提出了基于双星编队的天基空间态势感知技术解决方案,通过仿真验证评估了方法的有效性,对后续天基分布式态势感知系统建设提供了一定的参考。
常建松[5]（2019）在《基于姿态敏感器的卫星自主导航及误差标定方法研究》文中进行了进一步梳理随着中国卫星应用领域不断扩大,在轨运行卫星数量急剧增加,传统依靠地面测控中心进行卫星日常管理模式已日益不能适应发展需求,必须提升卫星自主运行能力。自主导航作为自主运行技术的研究和应用基础,已成为卫星智能自主控制领域一个重要研究方向,其中天文导航作为一种全自主导航方式,多年来已经广泛应用于卫星导航领域。然而研究发现天文导航在轨表现并不尽如人意,主要问题在于受敏感器测量误差影响,其导航定位精度严重降低。因此,本文重点研究基于姿态敏感器的卫星自主天文导航及其误差标定方法,对敏感器测量引起的导航误差进行有效标定与补偿,以达到提高天文导航在轨定位精度的目的。主要研究内容如下:针对用于天文导航的几类天体敏感器,通过在轨数据和性能指标分析得出敏感器测量误差组成及表现形式,分别给出随机误差、常值偏差和低频误差的数学表达式,进而建立包含测量误差的敏感器数学模型,用于仿真模型设置和导航误差的在轨标定与补偿;在此基础上提出了一种具备在轨标校功能的自主天文导航方法,采用改进扩展卡尔曼滤波算法实时确定卫星轨道位置,适用于高中低轨多种轨道类型卫星;设计了一种适于工程应用的导航误差标定接口,可以直接有效地补偿敏感器测量引起的导航常值偏差和低频误差;分析了测量误差在导航滤波算法中传播影响,指出了误差标定的必要性。随机误差可以通过卡尔曼滤波处理,而常值偏差和低频误差必须进行标定与补偿,否则会极大降低导航定位精度。为此,本文提出一种基于位置信息的地面标定方法,利用地面精测轨道数据结合星上自主导航确定的轨道位置,构建地心矢量偏差观测量作为标定算法测量输入,进而采用最小二乘估计法确定导航误差拟合系数。然而导航误差也受系统模型和滤波方法等其它因素影响,多数情况下无法从导航定位结果中单独识别出敏感器测量误差,因此本文还提出一种基于姿态信息的地面标定方法,通过比较敏感器间定姿误差获得标定观测量,这样拟合系数直接由姿态数据处理而得,能够更为准确地补偿敏感器的测量误差,避免基于位置信息标定方法问题。针对采用Hill方程的天文导航方法,提出一种基于相对位置信息的地面标定方法,利用星上导航确定的经漂和纬漂以及地面精测轨道数据计算标定观测量,同样采用最小二乘法标定误差拟合系数。数学仿真和在轨应用验证了本文提出的地面标定方法的有效性,可以用于卫星日常测控管理,改善天文导航在轨定位精度。实际上敏感器的测量误差受各种因素影响时刻发生变化,这就导致一组误差拟合系数仅在一段时期内有效,地面必须不定期地进行重新标定以确保补偿精度。为减轻地面站工作量,提升卫星自主工作能力,本文提出一种基于GNSS定位信息的星上自主标定方法,采用递推最小二乘法实时估计误差拟合系数,同步代入导航滤波算法的标定接口,实现导航误差的星上自主标定与补偿。针对高轨道卫星难于同时获得至少4颗导航星测量数据问题,提出了基于单一伪距测量信息的星上自主标定方法,将常值和低频误差拟合系数扩充为系统的状态变量,设计了状态扩维的误差自校准卡尔曼滤波算法,能够在确定卫星轨道参数同时准确地估计出各项误差拟合系数。通过数学仿真和在轨应用验证了本文提出的星上自主标定方法的有效性,解决了敏感器测量误差在轨动态变化的问题,实现了卫星长期在轨自主运行期间的导航误差的标定与补偿。本文提出的基于姿态敏感器的卫星自主天文导航及标定方法,能够有效补偿敏感器测量引起的导航常值和低频误差,极大地提高了天文导航在轨定位精度,有利于提高军用卫星的自主生存能力,提升民用卫星市场竞争力,具有广阔的应用前景和重要的应用价值。
王存连[6]（2014）在《一种基于多天体目标信息的GEO卫星自主导航方法研究》文中认为实现卫星自主导航具有重要的价值和意义。地球静止轨道（GEO）卫星作为一类特殊的卫星，在军用和民用等各个领域发挥的作用日益突出，同时地球静止轨道作为一种有限的资源，其合理有效的使用也是人类共同面临的难题。如何保障GEO卫星长期、稳定、可靠的运行，是一个十分迫切的课题，而实现其自主导航将是一个重要的基础。本文致力于GEO卫星自主导航的研究，针对目前关于GEO卫星自主导航方法中存在的精度低、成本高、实现复杂、可行性一般的问题，提出了一种基于恒星信息和地球紫外信息实现GEO卫星自主导航的方法。通过理论分析和仿真验证表明，本文提出的方法精度高、实现易，是一种切实可行有效的GEO卫星自主导航方法。本文主要完成的内容如下：（1）分析了目前卫星自主导航的研究现状及各种方法的利弊，确定了以星敏感器和紫外地球敏感器进行自主导航的方案，利用星敏感器敏感恒星信息和紫外地球敏感器敏感地球信息从而获得多天体目标信息，通过设计先进的导航滤波算法获得所需的导航参数信息，最后分析了该方法的可行性。（2）在基本二体模型的基础上，详细考虑了静止轨道摄动因素，包括地球非球形引力摄动（主摄动项考虑到J4项）、日月三体引力摄动以及太阳光压摄动（引入太阳光照条件）等，建立了高精度轨道动力学模型，这是保证导航精度的首要条件。然后建立了基于星光仰角和星光角距组合的观测模型，从而得到了GEO卫星自主导航系统的数学模型。（3）设计了基于EKF/UKF的导航滤波算法，这两种导航滤波算法在处理非线性高斯模型时使用比较普遍也相对成熟。鉴于实际的导航任务面临的环境更加复杂，我们很可能处理更多的是非线性非高斯模型，此时粒子滤波的优势就突显出来了。本文在研究粒子滤波理论的基础上，设计了基于改进粒子滤波的自主导航算法——UPF算法以及MCMCUPF算法。最后通过STK+MATLAB对这些算法进行了仿真验证和性能分析，并通过比较指出了进一步的研究方向。在实际应用中导航滤波算法的选取应根据具体的应用环境和条件，在滤波精度、实现难易程度、稳定性能以及计算量等各种指标因素之间综合权衡。
乔黎[7]（2010）在《X射线脉冲星高轨道卫星自主导航及其应用技术研究》文中进行了进一步梳理X射线脉冲星自主导航技术（XNAV）是一种利用自然天体X射线脉冲星发出的周期性辐射进行航天器导航的方法,能够为近地、地月飞行以及太阳系内的航天器提供位置、速度、姿态和时间等丰富的导航信息。其研究涉及天文学、地球科学和空间科学多个学科,在航天器自主导航领域具有巨大发展潜力,是当前卫星自主导航研究的热点。本文以高轨道卫星自主导航应用为研究目标,对X射线脉冲星自主导航及其应用技术开展了研究,主要内容如下:首先分析了X射线脉冲星的导航原理,通过分析了X射线光子到达时间转换模型和脉冲辐射的标准脉冲轮廓以及脉冲星钟模型,明确X射线脉冲星导航的物理机制。将脉冲星的物理特质以数学的方法表示,得出X射线脉冲星导航中最基本的两个数学模型,即光子时间转换模型和脉冲星钟模型。在此基础上,论文推导了X射线脉冲星的几何定轨原理。针对高轨道卫星自主导航的具体问题,研究了X射线脉冲星的高轨道卫星自主导航原理、设计了X射线脉冲星量测与卫星轨道动力学结合的自主导航算法,即采用扩展卡尔曼滤波作为数据融合方法,利用X射线脉冲星脉冲TOA相位观测量不断修正高轨道卫星轨道动力学预报值。对算法中整周模糊度求解和相对论效应计算的问题,根据应用对象特性,利用轨道动力学预报值进行整周模糊度的快速确定及TOA传播方程中相对论效应近似值的计算,最后通过仿真验证了算法的有效性。为了降低系统的复杂性和试验成本,论文研究了在卫星上安装单个X射线探测器的试验方案和单X射线脉冲的卫星自主导航算法以及其与紫外敏感器组合导航技术。首先采用分段式定常系统的可观测性方法分析了单X射线脉冲星导航系统可观性,为了增强单X射线脉冲星导航系统的可观性,提出与紫外敏感器组合导航的方法。采用了多个代表性的高轨道卫星进行试验,结果表明通过与紫外敏感器的组合解决了单X射线脉冲星导航的发散问题,提高了导航性能。为了进一步提高高轨道卫星的导航精度与可靠性,论文提出了XNAV与GNSS组合导航的高轨道卫星自主导航方案。首先分析了当前单个GNSS卫星导航中存在的问题,然后提出多GNSS的高轨道卫星自主导航方法。在此基础上,采用联邦滤波信息融合技术,设计了XNAV与GNSS的组合导航算法,仿真实验分析并对比了各种组合模式下的导航性能,结果证实组合后的系统具有更好的导航精度,且两个系统互为备份,增强了卫星导航系统的可靠性。最后,为了对论文中提出的算法和方案进行有效验证,将专业卫星仿真软件STK与MATLAB相结合,设计并实现了高轨道卫星轨道确定系统软件仿真系统,将论文中研究的算法进行了综合的性能仿真分析和测试,验证了算法的正确性,从而为算法的实际应用打下了坚实的基础。
徐菁宇,高益军[8]（2009）在《基于太阳敏感器的静止轨道卫星轨道估计方法研究》文中研究指明为解决目前通过星上配置敏感器进行地球同步轨道卫星自主轨道估计的问题,利用太阳敏感器和红外地球敏感器的测量信息进行轨道估计.根据地球静止轨道的特点,结合Hill方程,利用太阳敏感器和红外地球敏感器的测量信息以及轨道的摄动特性,建立导航系统的状态方程和测量方程.数学仿真结果表明,该方法可以较准确地估计出卫星的经度漂移,是一种可行的地球同步轨道卫星自主导航方法.
王鹏[9]（2008）在《基于星载敏感器的卫星自主导航及姿态确定方法研究》文中提出随着中国神舟系列飞船的成功发射、探月计划和深空探测计划的实施,航天器自主生存能力成为新世纪备受关注的关键技术之一。航天器自主导航及姿态确定技术是卫星自主性的一个重要方面,是当今航天器控制技术的发展趋势,它在减轻地面测控系统负担、降低航天器运行费用、提高航天器生存能力以及扩展卫星的应用潜力等方面都具有重要意义。因此利用多种星载敏感器采用信息融合的方法提高卫星自主导航及姿态确定的精度和可靠性是目前航天器设计的关键内容与热点问题。本论文结合国家安全重大基础研究项目（973）“微型航天器新概念、新机理研究（51312）”这一任务,研究了基于各种星载敏感器相结合的卫星自主导航及姿态确定方法,具体工作如下:与传统方法利用磁强计测量地磁场信息仅单一确定行航天器导航参数或姿态信息相比,提出一种将陀螺与磁强计相结合利用地磁场测量信息同时确定低地球轨道卫星导航参数与姿态信息的方法。首先详细分析了地磁场数学模型及磁强计观测模型;然后推导了轨道六要素轨道动力学模型及姿态四元数运动学模型,建立组合系统状态方程;其次提出将磁强计测量值与国际地磁参考场（IGRF）模型估计值作差,建立组合系统观测方程,通过对两者观测差值的微分分析得到:只用一个观测表达式即能够同时包含航天器的导航参数及姿态信息,最后设计了先进的连续-离散扩展卡尔曼滤波器对组合系统进行了数值仿真,并对仿真结果及系统性能进行分析和讨论。针对目前利用单一天体敏感器自主导航的缺点和不足,提出三种基于信息融合的自主天文导航方法:（1）根据星敏感器与地球敏感器相结合敏感地平方式的不同可以分为直接敏感地平与间接敏感地平。当间接敏感地平观测不到折射星时,引入由地球敏感器测量得到的卫星距离及方向矢量作为新的观测信息。（2）太阳敏感器与磁强计相结合,当卫星运行在不同区域时,根据太阳敏感器的工作原理,可以分为太阳光照区和太阳阴影区两种工作模式。当卫星运行在太阳阴影区时,引入国际地磁参考场（IGRF）模型,以磁强计测量值与IGRF模型夹角余弦作为新的观测信息。（3）针对上述所提出两种基于信息融合的自主导航方法的缺点和不足,提出将上述卫星上常用的天体敏感器相结合进行自主导航。根据上述三种自主导航系统各自的特点,分别设计了基于信息融合的自适应EKF算法对上述系统进行数值仿真,并对仿真结果及系统性能进行分析和讨论。捷联惯性导航系统（SINS）是一种常用的自主导航系统,具有自主性、隐蔽性、宽频带和信息全面等优点,但是其惯性测量元件误差随着时间累积、难以长时间连续工作的缺点和不足同样是非常明显的。星敏感器是目前应用最广泛的星载姿态敏感器,具有指向精度高、无姿态积累误差等特性。因此提出将捷联惯性导航系统与星敏感器相结合,目前最常用的SINS系统误差数学模型是在地球固联坐标系或地理坐标系中的,而星敏感器观测恒星是在地心惯性坐标系中,所以推导了在地心惯性坐标系下的SINS误差数学模型及其传播特性。选取40维状态变量建立组合导航系统状态方程;由SINS和星敏感器输出的姿态四元数得到姿态四元数误差,建立组合导航系统观测方程,最后采用先进的连续-离散扩展卡尔曼滤波器进行数值仿真,并对仿真结果进行分析。系统状态的可观测性和可观测度是检验所设计滤波器收敛精度和速度的重要指标。针对前述所提出的典型自主导航系统,提出三种分析系统可观测性和可观测度的方法:（1）根据系统可观测性定义及分析方法,对直接敏感地平天文导航系统可观测性及影响其的主要因素进行了数值分析;（2）对分段线性定常系统（PWCS）可观测性进行了分析;（3）对PWCS可观测性矩阵进行奇异值分解,分析了系统状态的可观测度。对SINS/CNS组合导航系统进行了基于奇异值分解的可观测性和可观测度分析,对降维前后组合导航系统进行数值仿真,并对仿真结果和系统性能进行了分析和讨论。
郁丰[10]（2008）在《微小卫星姿轨自主确定技术研究》文中研究表明微小卫星是当前空间技术领域的热点之一,提高微小卫星姿态确定技术的水平对提升微小卫星平台的性能具有重要意义;同时,随着微小卫星的增多与空间安全的需要,由微小卫星组网构成微小卫星星座的轨道自主确定也引起了人们的重视。本文就微小卫星姿态确定与基于星间测距信息的微小卫星组网自主定轨技术开展了研究,主要内容如下:微小卫星姿态确定系统受成本、质量和功耗的严格限制,姿态敏感器的选择范围小,所以开展了基于微型低功耗新型姿态敏感器的姿态确定技术研究:提出利用CMOS相机对地球边缘成像,克服由安装和控制系统指向误差带来的图像畸变,并利用非线性最小二乘算法提取地心矢量,仿真表明效果较理想;GNSS（Global Navigation Satellite System）接收机可将部分功能集成在星载计算机中实现,所以基于GNSS的卫星姿态确定技术可使姿态确定系统进一步微型化,针对GPS研究了基于单频短基线的整周模糊度快速搜索方法,设计了姿态确定的解算流程,并搭建了地面验证系统,结果表明方法可行;针对建设中的伽利略卫星导航系统,研究了采用三个载波频率的整周模糊度快速求解算法,在分析三载波模糊度搜索成功率的基础上,提出建立小模糊度搜索空间与相应的寻优搜索方法,提高了模糊度搜索的成功率,缩短了初始化时间。采用新型的信息融合技术是提高微小卫星姿态确定精度和可靠性的有效措施。为提高无陀螺微小卫星姿态确定的精度,将预测滤波算法引入到姿态确定中,从而克服无法建模的非高斯误差的影响,并提出模型误差加权阵偏小设计准则,简化了滤波器设计并克服了滤波的初始振荡;采用改进联邦滤波实现多个低精度姿态敏感器的信息融合,该算法在主滤波器中实现信息预测与分配,子滤波器仅完成量测更新,降低运算量的同时仍具有较高容错能力。在轨实时标定是提高微型低精度姿态敏感器测量精度的又一途径。开展了基于磁强计的剩磁在轨标定方法的研究,基于常值偏置的磁强计测量模型建立了考虑星体剩磁干扰的姿态动力学模型,仿真表明该标定模型效果良好;建立了不依赖其余测量信息的MEMS陀螺偏置标定模型,并分析了适用条件,仿真表明标定方法可行并具有一定精度,适合微小卫星入轨初期使用。利用星间测距信息进行了微小卫星组网自主定轨技术的研究。针对由数目众多的微小卫星组网构成的微小卫星星座,首先分析了基于星间测距的可观测性,提出了星间测距模型与关键的仿真方法,并进行了测距定位精度的影响分析,仿真表明了方法的有效性;在此基础上引入星地链路来固定星座整体基准,仿真验证了该方案的可行性,为微小卫星组网并实现轨道长期自主确定提供了一种解决思路。利用STK（Satellite Tool Kit）与Matlab构建了一套姿态确定与控制系统的仿真验证平台,该平台能实现姿态确定算法与控制律的快速验证,减轻了研制人员的负担;根据某型微小卫星姿态确定与控制系统的任务,在确定系统配置、布局、任务流程和基本算法的基础上,利用PC104嵌入式计算机与VxWorks实时多任务操作系统开发了某型微小卫星的软件研制与半物理仿真平台,验证了方案、任务规划与算法设计的准确性。本文的研究工作有助于微小卫星姿态确定与组网轨道自主确定技术的进步,具有理论与工程参考价值。
二、基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究（论文提纲范文）
（1）遥感卫星自主轨道机动与姿轨耦合系统控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.2 国内外遥感卫星发展历程 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 卫星轨道控制研究现状 |
| 1.3.2 卫星姿态控制研究现状 |
| 1.3.3 卫星姿轨耦合控制技术研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 多约束下遥感卫星轨道路径规划 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系介绍 |
| 2.3 约束建模 |
| 2.3.1 光学载荷约束 |
| 2.3.2 测控资源约束 |
| 2.3.3 星座构型约束 |
| 2.3.4 轨道类型约束 |
| 2.3.5 控制策略约束 |
| 2.4 基于Hohmann理论的多约束小卫星轨道机动控制 |
| 2.4.1 问题描述 |
| 2.4.2 控制策略分析与设计 |
| 2.4.3 仿真实验研究 |
| 2.5 多约束下小卫星的能量最优轨道控制 |
| 2.5.1 问题描述 |
| 2.5.2 最优控制器设计 |
| 2.5.3 仿真实验研究 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 遥感卫星的高精度轨道机动控制算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 在轨轨道机动控制 |
| 3.2.1 设计思想概述 |
| 3.2.2 遥感卫星轨道控制策略 |
| 3.2.3 案例仿真 |
| 3.3 轨道机动自适应控制 |
| 3.3.1 问题描述 |
| 3.3.2 控制算法设计 |
| 3.3.3 仿真实验研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 遥感卫星自主轨道控制算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 推进系统布局 |
| 4.2.1 推进系统分类 |
| 4.2.2 推进系统的结构布局设计 |
| 4.2.3 推进系统耦合力矩分析与仿真 |
| 4.3 基于EKF滤波的自主轨道控制算法研究 |
| 4.3.1 问题描述 |
| 4.3.2 轨道确定算法设计 |
| 4.3.3 自主轨道控制算法设计 |
| 4.3.4 仿真实验研究与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 姿轨耦合系统设计与控制算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 卫星姿轨耦合系统设计 |
| 5.3 姿轨耦合系统控制算法 |
| 5.3.1 基于角动量卸载法的小卫星姿轨协同控制 |
| 5.3.2 基于自适应神经网络的小卫星姿轨耦合控制 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与工作展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士学位期间研究成果 |
（2）航天器姿态确定系统的故障诊断方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 航天器姿态确定系统故障诊断技术研究 |
| 1.2.2 航天器系统工程中故障诊断应用 |
| 1.2.3 航天器姿态确定系统故障诊断存在的问题 |
| 1.3 论文的主要内容与组织结构 |
| 第2章 姿态确定系统建模与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义 |
| 2.3 姿态确定系统模型 |
| 2.3.1 姿态描述 |
| 2.3.2 姿态运动学方程 |
| 2.3.3 姿态敏感器建模 |
| 2.4 星敏感器误差分析与故障建模 |
| 2.4.1 星敏感器误差分析 |
| 2.4.2 星敏感器在轨数据分析 |
| 2.4.3 星敏感器故障建模 |
| 2.5 陀螺误差分析与故障建模 |
| 2.5.1 陀螺误差分析 |
| 2.5.2 陀螺实测数据分析 |
| 2.5.3 陀螺故障建模 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 基于奉献滤波器的姿态敏感器故障诊断 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于卡尔曼滤波的定姿算法 |
| 3.2.1 算法推导 |
| 3.2.2 降维设计 |
| 3.3 故障检测与分离方法设计 |
| 3.4 数学仿真与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于简化滤波器的姿态敏感器故障诊断 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 传统乘性卡尔曼滤波存在的问题 |
| 4.3 一种基于离散时间模型的无重置乘性卡尔曼滤波 |
| 4.3.1 算法推导 |
| 4.3.2 数学仿真比对 |
| 4.4 增益的计算简化 |
| 4.4.1 固定常值 |
| 4.4.2 标量序贯计算 |
| 4.4.3 数学仿真比对 |
| 4.4.4 计算复杂度分析 |
| 4.5 故障检测与分离方法的优化设计 |
| 4.5.1 基于简化滤波器的故障诊断 |
| 4.5.2 计算复杂度分析 |
| 4.6 数学仿真与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 综合应用模型与数据的姿态确定系统故障诊断 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 经验模态分解算法 |
| 5.2.1 基本原理 |
| 5.2.2 算法应用 |
| 5.3 基于简化EMD算法的故障诊断 |
| 5.3.1 基于滑动窗的信号测取 |
| 5.3.2 EMD特征提取方法 |
| 5.3.3 诊断与分离决策 |
| 5.3.4 数学仿真与分析 |
| 5.4 模型与数据综合故障诊断策略 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于半物理平台的故障模拟与诊断验证 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 工程技术要求 |
| 6.3 控制系统半物理仿真试验平台 |
| 6.3.1 平台功能 |
| 6.3.2 硬件组成 |
| 6.3.3 软件组成 |
| 6.4 故障诊断系统设计与仿真 |
| 6.4.1 故障模拟与注入 |
| 6.4.2 星载软件开发 |
| 6.4.3 仿真演示与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）基于GNSS的全电推进SmallGEO卫星自主入轨方法（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 SmallGEO平台简介 |
| 2 电推进GEO卫星轨道转移控制策略 |
| 3 基于GNSS的轨道确定方法 |
| 3.1 GNSS卫星可见性分析 |
| 3.2 GNSS配置 |
| 3.3 轨道确定方法 |
| 3.3.1 轨道动力学模型 |
| 3.3.2 观测方程 |
| 3.3.3 EKF算法 |
| 4 仿真分析 |
| 5 结论 |
（4）基于双目视觉卫星编队的空间态势感知关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 论文研究的目的与意义 |
| 1.2 天基空间态势感知系统发展现状 |
| 1.2.1 美国天基空间态势感知系统 |
| 1.2.2 其他国家的发展现状 |
| 1.3 天基光学定轨技术研究进展 |
| 1.3.1 基于天基光学的初轨确定 |
| 1.3.2 基于天基光学的精密定轨 |
| 1.4 论文研究内容及安排 |
| 2 总体方案与理论基础 |
| 2.1 本文总体方案 |
| 2.2 天基测角定轨原理 |
| 2.2.1 坐标系定义及相互转换 |
| 2.2.2 考虑J2摄动的状态方程与测量方程 |
| 2.2.3 考虑J2摄动的非线性卡尔曼滤波方法 |
| 2.3 双目视觉定位原理 |
| 2.3.1 针孔相机模型 |
| 2.3.2 双目相机模型 |
| 2.3.3 相机标定 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 卫星编队构型设计与稳定性优化 |
| 3.1 卫星编队相对运动分析 |
| 3.1.1 编队卫星相对动力学方程 |
| 3.1.2 编队卫星相对运动学方程 |
| 3.1.3 常见双星编队构型 |
| 3.2 卫星编队构型优化方法 |
| 3.2.1 优化算法简介 |
| 3.2.2 仿真算例 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 双目编队测量误差分析与参数设计 |
| 4.1 天基光学系统工作模式 |
| 4.2 变外参双目模型误差传递算法 |
| 4.2.1 图像处理精度 |
| 4.2.2 姿态测量精度 |
| 4.2.3 双目系统结构参数 |
| 4.3 双目编队系统敏感器参数设计 |
| 4.3.1 输入参数及仿真流程 |
| 4.3.2 100km处定位精度结果及对比 |
| 4.3.3 质心提取精度对总误差的影响 |
| 4.3.4 姿态测量精度对总误差的影响 |
| 4.3.5 双目系统结构参数对总误差的影响 |
| 4.3.6 不同探测距离处目标定位精度对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结合双目编队与EKF的目标跟踪算法 |
| 5.1 算法流程 |
| 5.2 双目编队外参自标定方法 |
| 5.2.1 外参粗标定 |
| 5.2.2 外参精标定 |
| 5.3 结合双目定位资料的扩展卡尔曼滤波算法 |
| 5.4 仿真分析 |
| 5.4.1 仿真流程及参数 |
| 5.4.2 100km处目标跟踪结果分析 |
| 5.4.3 不同相对高度多目标跟踪结果分析 |
| 5.4.4 基线波动时目标跟踪结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
（5）基于姿态敏感器的卫星自主导航及误差标定方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 天体敏感器发展与应用概况 |
| 1.2.2 天文导航技术研究现状 |
| 1.2.3 导航误差标定方法研究进展 |
| 1.2.4 存在不足与研究方向分析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 轨道动力学模型及标定滤波方法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义 |
| 2.3 考虑多种摄动因素的轨道动力学建模 |
| 2.3.1 地球非球形引力摄动 |
| 2.3.2 日月引力摄动 |
| 2.3.3 大气阻力摄动 |
| 2.3.4 太阳光压摄动 |
| 2.3.5 喷气摄动 |
| 2.4 标定滤波方法的适用性分析 |
| 2.4.1 最小二乘估计 |
| 2.4.2 递推最小二乘估计 |
| 2.4.3 EMBET估计 |
| 2.4.4 Schmidt卡尔曼滤波 |
| 2.4.5 自校准卡尔曼滤波 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于在轨数据的敏感器测量误差分析与建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 天体敏感器测量原理 |
| 3.2.1 地球敏感器 |
| 3.2.2 星敏感器 |
| 3.3 敏感器测量误差组成分析 |
| 3.3.1 基于在轨数据辨识分析 |
| 3.3.2 基于部件性能指标分析 |
| 3.3.3 误差组成与影响因素统计 |
| 3.4 敏感器测量误差建模与仿真 |
| 3.4.1 测量误差数学模型 |
| 3.4.2 敏感器误差数学模型 |
| 3.4.3 仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 具备在轨标校功能的导航方法设计与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于改进扩展卡尔曼滤波的导航方法设计 |
| 4.2.1 天文导航原理 |
| 4.2.2 系统模型建立 |
| 4.2.3 滤波方法设计 |
| 4.3 适用于工程应用的导航误差标定接口设计 |
| 4.3.1 测量误差传播分析 |
| 4.3.2 通用标定接口设计 |
| 4.3.3 标校方法有效性验证 |
| 4.4 导航定位精度影响仿真分析 |
| 4.4.1 地球敏感器测量误差影响分析 |
| 4.4.2 星敏感器测量误差影响分析 |
| 4.4.3 滤波周期影响分析 |
| 4.4.4 轨道类型影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于多种数据源的导航误差地面标定方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于位置信息的地面标定方法 |
| 5.2.1 基于地心矢量的标定方法设计 |
| 5.2.2 标定方法效能评估 |
| 5.2.3 仿真验证 |
| 5.3 基于姿态信息的地面标定方法 |
| 5.3.1 基于定姿结果的标定方法设计 |
| 5.3.2 标定方法效能评估 |
| 5.3.3 仿真验证 |
| 5.4 基于相对位置信息的地面标定方法 |
| 5.4.1 基于Hill方程的导航方法 |
| 5.4.2 基于经漂和纬漂的标定方法设计 |
| 5.4.3 标定方法效能评估 |
| 5.4.4 在轨应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 基于GNSS的导航误差星上自主标定方法 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 全球导航卫星系统 |
| 6.2.1 系统概况与定位原理 |
| 6.2.2 导航信号可见性分析 |
| 6.3 基于GNSS定位信息的星上自主标定方法 |
| 6.3.1 标定方法设计与效能评估 |
| 6.3.2 仿真验证 |
| 6.3.3 在轨应用 |
| 6.4 基于伪距测量信息的星上自主标定方法 |
| 6.4.1 状态扩维的系统模型建立 |
| 6.4.2 误差自校准滤波方法设计 |
| 6.4.3 仿真验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）一种基于多天体目标信息的GEO卫星自主导航方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及文献综述 |
| 1.2.1 卫星自主导航国内外研究现状 |
| 1.2.2 GEO 卫星自主导航现状 |
| 1.3 本文的主要内容 |
| 第2章 自主导航方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时间系统 |
| 2.3 坐标系系统 |
| 2.3.1 相关坐标系 |
| 2.3.2 相互转换关系 |
| 2.4 星敏感器 |
| 2.4.1 星敏感器的工作原理 |
| 2.4.2 星敏感器的基本结构 |
| 2.4.3 CMV4000 星敏感器 |
| 2.5 紫外地球敏感器 |
| 2.5.1 地球紫外大气特性 |
| 2.5.2 紫外地球敏感器的工作原理 |
| 2.5.3 紫外敏感器的基本结构 |
| 2.5.4 CCD48-20 紫外地球敏感器 |
| 2.6 自主导航方案 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高精度静止轨道模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二体模型 |
| 3.2.1 二体问题和轨道六要素 |
| 3.2.2 轨道根数与位置、速度之间的关系 |
| 3.3 理想静止轨道 |
| 3.4 静止轨道摄动 |
| 3.4.1 地球非球形摄动 |
| 3.4.2 日月引力摄动 |
| 3.4.3 太阳光压摄动 |
| 3.5 静止轨道动力学方程 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于 EKF/UKF 的自主导航滤波算法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自主导航系统的数学模型 |
| 4.2.1 状态方程的获取 |
| 4.2.2 量测方程的获取 |
| 4.2.3 非线性离散模型 |
| 4.3 自主导航算法设计 |
| 4.3.1 EKF 算法 |
| 4.3.2 UT 变换和 UKF 算法 |
| 4.4 自主导航滤波算法的数学仿真及性能分析 |
| 4.4.1 仿真程序的设计 |
| 4.4.2 仿真条件的选择 |
| 4.4.3 EKF 算法数值仿真及性能分析 |
| 4.4.4 UKF 算法数值仿真及性能分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于改进粒子滤波的自主导航滤波算法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 自主导航算法设计 |
| 5.2.1 基本粒子滤波算法 |
| 5.2.2 改进的粒子滤波算法 |
| 5.3 自主导航算法的数值仿真及性能分析 |
| 5.3.1 基本粒子滤波算法数值仿真及性能分析 |
| 5.3.2 改进粒子滤波算法数值仿真及性能分析 |
| 5.4 几种算法的比较 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（7）X射线脉冲星高轨道卫星自主导航及其应用技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 脉冲星导航系统及其关键技术 |
| 1.3 脉冲星导航国内外研究现状 |
| 1.3.1 脉冲星导航由来 |
| 1.3.2 脉冲星导航的国外技术现状分析 |
| 1.3.3 脉冲星导航的国内技术现状分析 |
| 1.4 X 射线脉冲星的高轨道卫星自主导航技术 |
| 1.4.1 XNAV 用于高轨道卫星自主导航的意义 |
| 1.4.2 X 射线脉冲星导航与航天天文导航的比较 |
| 1.4.3 X 射线脉冲星导航与GNSS 导航的比较 |
| 1.4.4 X 射线脉冲星高轨道卫星自主导航特点 |
| 1.5 论文研究内容与论文构架 |
| 1.5.1 课题来源 |
| 1.5.2 论文主要研究内容与安排 |
| 第二章 X 射线脉冲星的导航理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 X 射线脉冲星基本物理特征 |
| 2.2.1 脉冲星由来 |
| 2.2.2 X 射线脉冲星的观测特性 |
| 2.2.3 X 射线脉冲星探测器 |
| 2.2.4 X 射线脉冲星的选择 |
| 2.3 脉冲星导航中的时空系统 |
| 2.3.1 时间系统 |
| 2.3.2 坐标参考系统 |
| 2.4 脉冲星辐射轮廓与星钟模型 |
| 2.4.1 脉冲星辐射轮廓 |
| 2.4.2 脉冲星星钟模型 |
| 2.5 脉冲传播方程 |
| 2.5.1 一阶时间传播方程 |
| 2.5.2 高阶时间传播方程 |
| 2.5.3 脉冲TOA 传播方程数值计算分析 |
| 2.6 脉冲星几何定轨原理分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 X 射线脉冲星的高轨道卫星自主导航算法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 X 射线脉冲星与卫星动力学结合的定轨方案 |
| 3.3 XNAV 系统数学模型 |
| 3.3.1 轨道动力学方程 |
| 3.3.2 XNAV 系统量测方程 |
| 3.3.3 EKF 滤波器设计 |
| 3.4 整周模糊度确定方法 |
| 3.5 XNAV 算法仿真与分析 |
| 3.5.1 仿真描述 |
| 3.5.2 脉冲星可见性判断 |
| 3.5.3 纯轨道动力学输出分析 |
| 3.5.4 相对论效应项的计算 |
| 3.5.5 整周模糊度求解验证 |
| 3.5.6 XNAV 卫星自主导航算法仿真 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 单X 射线脉冲星与紫外光学组合导航 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单X 射线脉冲星导航建模及系统性能研究 |
| 4.2.1 单X 射线脉冲星导航数系统学模型 |
| 4.2.2 单X 射线脉冲星导航可观性分析 |
| 4.2.3 系统性能仿真与分析 |
| 4.3 SXNAV 与紫外光学组合导航建模与性能研究 |
| 4.3.1 紫外光学导航概况 |
| 4.3.2 紫外光学导航系统测量模型 |
| 4.3.3 数据融合滤波器设计 |
| 4.3.4 组合导航系统仿真验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 X 射线脉冲星与GNSS 组合导航 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多GNSS 高轨道卫星自主导航系统研究 |
| 5.2.1 GNSS 高轨道卫星自主导航方案设计 |
| 5.2.2 GNSS 高轨道卫星自主导航算法 |
| 5.2.3 GNSS 卫星自主导航系统性能仿真 |
| 5.3 XNAV 与GNSS 卫星组合导航技术研究 |
| 5.3.1 XNAV/GNSS 组合导航方案 |
| 5.3.2 XNAV/GNSS/轨道动力学多信息融合结构 |
| 5.3.3 XNAV/GNSS/轨道动力学多信息融合模型 |
| 5.3.4 融合导航系统性能仿真与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 X 射线脉冲星高轨道卫星自主导航仿真系统 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 仿真系统总体方案 |
| 6.3 仿真系统结构设计和工作流程 |
| 6.4 仿真平台关键模块设计与实现 |
| 6.4.1 状态方程轨道动力学部分 |
| 6.4.2 STK 标称卫星轨道发生器 |
| 6.4.3 STK 链路分析和GNSS 量测数据模拟部分 |
| 6.4.4 EKF 的仿真实现 |
| 6.5 仿真系统运行性能测试分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要工作与创新 |
| 7.1.1 论文的工作回顾 |
| 7.1.2 论文的主要贡献与创新 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及学术论文 |
（8）基于太阳敏感器的静止轨道卫星轨道估计方法研究（论文提纲范文）
| 1 摄动对静止轨道的影响 |
| 2 轨道估计方法研究 |
| 2.1 系统状态方程的建立 |
| 2.2 系统测量方程的建立 |
| 2.3 能观性说明 |
| 2.4 数学仿真 |
| 3 结束语 |
（9）基于星载敏感器的卫星自主导航及姿态确定方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及文献综述 |
| 1.2.1 自主导航及姿态确定系统发展历史 |
| 1.2.2 自主导航及姿态确定方法研究现状 |
| 1.2.3 自主导航及姿态确定系统滤波算法的发展 |
| 1.3 本文主要内容及章节安排 |
| 第2章 卫星运动学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 参考坐标系及其转换 |
| 2.2.1 参考坐标系 |
| 2.2.2 坐标系转换 |
| 2.3 卫星轨道运动模型 |
| 2.3.1 二体轨道特性 |
| 2.3.2 轨道动力学模型 |
| 2.4 卫星姿态运动模型 |
| 2.4.1 姿态描述 |
| 2.4.2 姿态运动学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于地磁场测量的自主导航及姿态确定方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 地磁场数学模型 |
| 3.2.1 地磁场概述 |
| 3.2.2 地磁场测量模型 |
| 3.3 磁强计观测模型 |
| 3.3.1 磁强计工作原理 |
| 3.3.2 磁强计数学模型 |
| 3.4 磁强计与陀螺组合系统数学模型 |
| 3.4.1 组合系统状态方程 |
| 3.4.2 组合系统观测方程 |
| 3.5 磁强计与陀螺组合系统自主导航及姿态确定方法 |
| 3.5.1 组合系统自主导航及姿态确定原理 |
| 3.5.2 组合系统滤波算法 |
| 3.6 磁强计与陀螺组合系统数值仿真及结果分析 |
| 3.6.1 仿真条件 |
| 3.6.2 数值仿真及结果分析 |
| 3.7 磁强计与陀螺组合系统性能分析 |
| 3.7.1 滤波周期对系统性能影响 |
| 3.7.2 敏感器精度对系统性能影响 |
| 3.7.3 轨道参数对系统性能影响 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 基于信息融合的自主天文导航方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 天体敏感器 |
| 4.2.1 星敏感器 |
| 4.2.2 地球敏感器 |
| 4.2.3 太阳敏感器 |
| 4.3 自主导航系统状态方程 |
| 4.4 星敏感器与地球敏感器相结合自主导航方法 |
| 4.4.1 直接敏感地平自主导航方法 |
| 4.4.2 间接敏感地平自主导航方法 |
| 4.4.3 直接与间接敏感地平组合导航方法 |
| 4.4.4 组合导航系统数值仿真及结果分析 |
| 4.5 太阳敏感器与磁强计相结合自主导航方法 |
| 4.5.1 模式一系统观测模型 |
| 4.5.2 模式二系统观测模型 |
| 4.5.3 太阳敏感器与磁强计组合导航方法 |
| 4.5.4 组合导航系统数值仿真及结果分析 |
| 4.6 多种天体敏感器相结合自主导航方法 |
| 4.6.1 模式一系统观测模型 |
| 4.6.2 模式二系统观测模型 |
| 4.6.3 多种天体敏感器组合导航方法 |
| 4.6.4 组合导航系统数值仿真及结果分析 |
| 4.7 自主导航系统性能分析 |
| 4.7.1 滤波周期对系统性能影响 |
| 4.7.2 敏感器精度对系统性能影响 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 基于捷联惯性导航系统与天文导航系统组合导航方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 惯性导航系统理论基础 |
| 5.2.1 SINS 基本方程 |
| 5.2.2 SINS 导航算法 |
| 5.3 捷联惯性导航系统误差数学模型 |
| 5.3.1 惯性导航元件误差分析 |
| 5.3.2 惯性导航元件误差数学模型 |
| 5.3.3 SINS 系统误差数学模型 |
| 5.3.4 SINS 误差传播特性 |
| 5.4 SINS/CNS 组合导航系统 |
| 5.4.1 SINS/CNS 组合导航方法 |
| 5.4.2 SINS/CNS 组合导航系统状态方程 |
| 5.4.3 SINS/CNS 组合导航系统观测方程 |
| 5.4.4 SINS/CNS 组合导航滤波算法 |
| 5.5 SINS/CNS 组合导航数值仿真及结果分析 |
| 5.5.1 仿真条件 |
| 5.5.2 数值仿真及结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 自主导航系统可观测性和可观测度分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 系统可观测性 |
| 6.2.1 系统可观测性矩阵 |
| 6.2.2 系统可观测性分析 |
| 6.3 分段线性定常系统可观测性分析 |
| 6.3.1 分段线性定常系统 |
| 6.3.2 分段线性定常系统可观测性 |
| 6.4 基于奇异值分解的系统可观测性分析 |
| 6.4.1 奇异值分解理论基础 |
| 6.4.2 系统可观测性和可观测度分析 |
| 6.5 直接敏感地平天文导航系统可观测性分析 |
| 6.6 SINS/CNS 组合导航系统可观测性/可观测度分析 |
| 6.6.1 SINS/CNS 组合导航系统可观测度分析 |
| 6.6.2 SINS/CNS 组合导航系统降维后数学模型 |
| 6.6.3 SINS/CNS 组合导航系统降维后数值仿真及结果分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 自主导航系统状态方程Jacobi 矩阵系数表 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）微小卫星姿轨自主确定技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微小卫星姿态确定技术现状 |
| 1.2.1 微小卫星姿态确定系统的敏感器配置 |
| 1.2.2 微小卫星姿态确定算法 |
| 1.2.3 姿态敏感器在轨标定 |
| 1.3 微小卫星轨道自主确定技术现状 |
| 1.4 论文研究的背景与意义 |
| 1.5 论文内容与安排 |
| 第二章 基于新型敏感器的微小卫星姿态确定技术研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于CMOS 相机的卫星姿态确定方法 |
| 2.2.1 CMOS 相机敏感地平的方法研究 |
| 2.2.2 地心矢量提取算法研究 |
| 2.2.3 基于CMOS 相机的微小卫星姿态确定方法 |
| 2.2.4 仿真与分析 |
| 2.3 采用短基线单频GPS 的卫星姿态确定方法 |
| 2.3.1 GPS 载波相位观测方程 |
| 2.3.2 GPS 空间姿态确定方法 |
| 2.3.3 短基线的单频GPS 模糊度快速求取方法 |
| 2.3.4 系统搭建与实验验证 |
| 2.4 基于 Galileo 三载波的卫星姿态确定技术 |
| 2.4.1 Galileo 导航系统的概况 |
| 2.4.2 伽利略TCAR 技术求解整周模糊度 |
| 2.4.3 伽利略TCAR 技术模糊度搜索概率分析 |
| 2.4.4 小模糊度空间建立与整周模糊度搜索策略 |
| 2.4.5 仿真与分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 微小卫星姿态确定的信息融合方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 预测滤波算法在卫星姿态确定中的应用与改进 |
| 3.2.1 预测滤波算法的基本原理 |
| 3.2.2 预测滤波在卫星姿态确定中的应用 |
| 3.2.3 预测滤波在卫星姿态确定中的改进 |
| 3.2.4 仿真与分析 |
| 3.3 无陀螺微小卫星姿态确定多信息融合技术研究 |
| 3.3.1 联邦滤波多信息融合结构 |
| 3.3.2 多信息融合模型的建立 |
| 3.3.3 多信息融合过程设计 |
| 3.3.4 仿真与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微小卫星姿态确定的标定算法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微小卫星剩磁在轨标定技术研究 |
| 4.2.1 剩磁对姿态确定影响的机理分析 |
| 4.2.2 标定算法的量测模型 |
| 4.2.3 标定算法状态模型的推导 |
| 4.2.4 基于EKF 的标定算法 |
| 4.2.5 仿真与分析 |
| 4.3 星载陀螺偏置在轨标定技术研究 |
| 4.3.1 陀螺偏置在轨标定模型 |
| 4.3.2 标定模型的可观性分析 |
| 4.3.3 仿真与分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 微小卫星组网自主定轨技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于星间伪距的星座自主定轨技术研究 |
| 5.2.1 基于星间伪距的星座自主定轨的可观性分析 |
| 5.2.2 基于星间测距的自主定轨模型 |
| 5.2.3 基于星间测距的星座自主定轨精度分析 |
| 5.2.4 星座自主定轨仿真技术 |
| 5.2.5 仿真与分析 |
| 5.3 基于星地与星间测距的星座自主定轨方法 |
| 5.3.1 基于星地星间测距信息的星座自主定轨原理 |
| 5.3.2 自主定轨系统的星地测量模型 |
| 5.3.3 基于星地星间测距的星座自主定轨精度分析 |
| 5.3.4 仿真与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 微小卫星姿态确定与控制仿真平台设计 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 基于STK 的微小卫星姿控系统数字仿真验证平台 |
| 6.2.1 STK 与姿态仿真器 |
| 6.2.2 数字仿真平台的结构与原理 |
| 6.2.3 系统运行实例与分析 |
| 6.3 基于 PC104 与 VxWorks 的卫星姿控系统半物理仿真平台研制 |
| 6.3.1 系统实例介绍 |
| 6.3.2 姿控系统半物理仿真平台的系统结构 |
| 6.3.3 微型仿真支持系统的设计与实现 |
| 6.3.4 姿轨确定与控制系统的设计与实现 |
| 6.3.5 系统运行实例与分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要工作与创新 |
| 7.1.1 本文的主要工作和研究内容 |
| 7.1.2 本文的创新之处 |
| 7.2 进一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
四、基于姿态敏感器的地球同步轨道卫星自主导航研究（论文参考文献）
- [1]遥感卫星自主轨道机动与姿轨耦合系统控制研究[D]. 王国刚. 长春工业大学, 2021(01)
- [2]航天器姿态确定系统的故障诊断方法研究[D]. 李利亮. 哈尔滨工业大学, 2020
- [3]基于GNSS的全电推进SmallGEO卫星自主入轨方法[J]. 王昊光,李国通,石碧舟,张军,蒋桂忠,沈苑,武国强. 无线电通信技术, 2020(05)
- [4]基于双目视觉卫星编队的空间态势感知关键技术研究[D]. 杜扬钦. 浙江大学, 2020(02)
- [5]基于姿态敏感器的卫星自主导航及误差标定方法研究[D]. 常建松. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [6]一种基于多天体目标信息的GEO卫星自主导航方法研究[D]. 王存连. 哈尔滨工业大学, 2014(02)
- [7]X射线脉冲星高轨道卫星自主导航及其应用技术研究[D]. 乔黎. 南京航空航天大学, 2010(07)
- [8]基于太阳敏感器的静止轨道卫星轨道估计方法研究[J]. 徐菁宇,高益军. 空间控制技术与应用, 2009(06)
- [9]基于星载敏感器的卫星自主导航及姿态确定方法研究[D]. 王鹏. 哈尔滨工业大学, 2008(03)
- [10]微小卫星姿轨自主确定技术研究[D]. 郁丰. 南京航空航天大学, 2008(05)