基于Unscented卡尔曼滤波器的卫星自主天文导航研究 被引量：20

1

作者 张瑜 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期646-650,共5页

针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法,建立了带摄动项的状态方程和以星光视高度为观测量的量测方程。由于该状态方程和量测方程都是严重非线性的,利用推广的卡尔曼滤波器进行导航时精度较低。Unscented卡尔曼滤波是一种针... 针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法,建立了带摄动项的状态方程和以星光视高度为观测量的量测方程。由于该状态方程和量测方程都是严重非线性的,利用推广的卡尔曼滤波器进行导航时精度较低。Unscented卡尔曼滤波是一种针对非线性系统的估计新方法。本文提出将Unscented卡尔曼滤波用于自主天文导航。计算机仿真结果显示Unscented卡尔曼滤波的估计精度远优于推广的卡尔曼滤波。 展开更多

关键词 自主天文导航 星光大气折射 Unscented卡尔曼滤波器

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一种基于信息融合的卫星自主天文导航新方法 被引量：6

2

作者 宁晓琳 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期579-583,633,共6页

直接敏感地平和利用星光折射间接敏感地平是两种基于天体敏感器的自主天文导航方法,其定位精度主要取决于地平的敏感精度。通常利用红外地平仪直接敏感地平的方法简单、可靠,但精度较低,而近年出现的利用星光折射间接敏感地平的方法精度... 直接敏感地平和利用星光折射间接敏感地平是两种基于天体敏感器的自主天文导航方法,其定位精度主要取决于地平的敏感精度。通常利用红外地平仪直接敏感地平的方法简单、可靠,但精度较低,而近年出现的利用星光折射间接敏感地平的方法精度高,但必须能观测到符合一定条件的折射星,根据上述两种方法的特点,提出了一种基于信息融合的直接敏感地平和利用星光折射间接敏感地平相结合的自主天文导航的新方法,计算机仿真结果表明该方法可以进一步提高系统的精度和可靠性。 展开更多

关键词 信息融合 航天器 自主天文导航 KALMAN滤波

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一种深空探测器自主天文导航新方法及其可观测性分析 被引量：8

3

作者 宁晓琳 房建成 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第4期286-292,共7页

天文导航是一种适用于深空探测器的完全自主的导航方法.与传统的直接利用天体观测信息进行滤波的方法不同,针对深空探测器,提出了一种首先利用天文观测信息通过几何解算得到一个初步的定位结果,再结合轨道动力学方程利用多模自适应(MM)... 天文导航是一种适用于深空探测器的完全自主的导航方法.与传统的直接利用天体观测信息进行滤波的方法不同,针对深空探测器,提出了一种首先利用天文观测信息通过几何解算得到一个初步的定位结果,再结合轨道动力学方程利用多模自适应(MM)滤波方法对初步结果进行再处理的自主天文导航新方法.仿真计算的结果表明,该方法可以明显提高导航定位精度,同时从可观测性和可观测度的角度,分析了应用该方法提高导航定位精度的原因和机理. 展开更多

关键词 自主天文导航 深空探测器 多模自适应 可观测性

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一种星图模拟中观测星提取的方法 被引量：11

4

作者 饶才杰 房建成 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2004年第2期129-135,共7页

为了利用计算机动态实时地模拟生成星敏感器拍摄到的星图,针对球坐标系特点,提出了一种改进的高效且适应性强的观测星提取方法。通过对天球分区法在高纬度区域的完善,解决了星敏感器圆形视场在高纬度区域实际的赤经范围计算问题。进一... 为了利用计算机动态实时地模拟生成星敏感器拍摄到的星图,针对球坐标系特点,提出了一种改进的高效且适应性强的观测星提取方法。通过对天球分区法在高纬度区域的完善,解决了星敏感器圆形视场在高纬度区域实际的赤经范围计算问题。进一步介绍了一种新的对分区节点进行判断的改进方法,还对提高观测星提取效率的措施(细化分区、采用坐标变换和分步提取)进行了探讨。分析表明,改进的分区法可减轻动态实时模拟星图时的计算压力,效率高,能适应天球中各纬度区域,且逻辑描述简洁,适宜编程。将该方法运用于软件的实现,满足了星图动态实时模拟的要求。 展开更多

关键词 星敏感器 星图模拟 观测星提取 计算机模拟 天球分区法 自主天文导航

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中心差分Kalman滤波方法在X射线脉冲星导航中的应用 被引量：10

5

作者 孙景荣 许录平 +2 位作者 梁逸升 谢振华 倪广仁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1829-1833,共5页

由于脉冲星脉冲到达时间的测量需要较长时间,基于传统的扩展Kalman滤波的X射线脉冲星定轨方法精度较低。为此,提出了将中心差分Kalman滤波应用于X射线脉冲星导航中,利用中心差分Kalman滤波替代扩展Kalman滤波,通过结合航天器轨道动力学... 由于脉冲星脉冲到达时间的测量需要较长时间,基于传统的扩展Kalman滤波的X射线脉冲星定轨方法精度较低。为此,提出了将中心差分Kalman滤波应用于X射线脉冲星导航中,利用中心差分Kalman滤波替代扩展Kalman滤波,通过结合航天器轨道动力学模型和脉冲星观测信息进行定轨。仿真结果表明,中心差分Kalman滤波方法的定轨精度高于扩展Kalman滤波方法。 展开更多

关键词 自主天文导航 X射线脉冲星 扩展Kalman滤波 中心差分Kalman滤波

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月球探测器天文导航的遗传粒子滤波方法 被引量：9

6

作者 房建成 宁晓琳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1273-1276,共4页

天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统.针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化和采样枯竭问题,提出了一种基于遗传算法进行再采样的月球探测器自主天文导航粒子滤波... 天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统.针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化和采样枯竭问题,提出了一种基于遗传算法进行再采样的月球探测器自主天文导航粒子滤波新方法.计算机仿真结果显示了该方法可以有效的克服传统粒子滤波方法的缺点,提高天文导航系统的定位精度. 展开更多

关键词 月球探测 自主天文导航 粒子滤波 遗传算法 扩展卡尔曼滤波

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RJMCMC粒子滤波方法在月球探测器自主天文导航中的应用 被引量：6

7

作者 宁晓琳 房建成 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B10期39-44,共6页

天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统。针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化等问题,提出了一种将RJMCMC(可逆跳转马尔可夫链蒙特卡罗)算法应用于月球探测器自主天... 天文导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统。针对传统的扩展卡尔曼滤波不适于非线性和噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在的粒子退化等问题,提出了一种将RJMCMC(可逆跳转马尔可夫链蒙特卡罗)算法应用于月球探测器自主天文导航粒子滤波器中的新方法。计算机仿真结果显示了该方法在加快收敛速度、提高导航定位精度和自适应调整粒子个数方面的有效性和可行性。 展开更多

关键词 月球探测器 自主天文导航 粒子滤波 RJMCMC

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基于摄动轨道的卫星自主天文导航仿真研究 被引量：5

8

作者 张瑜 房建成 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期57-63,共7页

针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法 ,利用推广的卡尔曼滤波方法进行仿真研究。为了准确建立运动模型 ,在系统方程中引入了非球形地球引力中的二阶带谐项 ;在考虑具有指数密度的球状分层大气的基础上 ,建立了以星光视高度... 针对星光折射间接敏感地平的卫星自主天文导航方法 ,利用推广的卡尔曼滤波方法进行仿真研究。为了准确建立运动模型 ,在系统方程中引入了非球形地球引力中的二阶带谐项 ;在考虑具有指数密度的球状分层大气的基础上 ,建立了以星光视高度为观测量的量测方程。在建立了推广的卡尔曼滤波方程后 ,文章进行了计算机仿真 ,并对仿真结果进行了详细的误差分析 。 展开更多

关键词 卫星 自主天文导航 卡尔曼滤波 摄动轨道 仿真 星光折射角

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环月探测器自主天文导航系统的可观度分析 被引量：5

9

作者 刘萍 王大轶 黄翔宇 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期12-18,共7页

文章提出了在环月段以月球—探测器—恒星、月球—探测器—太阳这两个位置面和月心距等观测信息进行滤波的导航方法。通过对几种非线性系统可观性分析方法的比较,在基于误差协方差阵的可观性分析方法基础上,提出了以谱半径定义的可观度... 文章提出了在环月段以月球—探测器—恒星、月球—探测器—太阳这两个位置面和月心距等观测信息进行滤波的导航方法。通过对几种非线性系统可观性分析方法的比较,在基于误差协方差阵的可观性分析方法基础上,提出了以谱半径定义的可观度分析方法,并证明了定义的可观度指标与系统导航精度的关系,说明其能够定量描述系统可观的程度。最后仿真验证了这种可观度分析方法的可行性。 展开更多

关键词 谱半径 误差协方差阵 可观测度 自主天文导航 月球探测器

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一种基于Hausdorff距离的改进星图识别方法 被引量：5

10

作者 全伟 王广君 房建成 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期8-12,共5页

针对基于Hausdorff距离HD(Hausdorff Distance)识别法存在识别速度慢和对星敏感器镜头旋转特别敏感的问题,提出了一种基于Hausdorff距离进行星图识别的改进算法,它采用有向距离和绝对距离相结合的方法,利用恒星的空间结构信息,构建有向... 针对基于Hausdorff距离HD(Hausdorff Distance)识别法存在识别速度慢和对星敏感器镜头旋转特别敏感的问题,提出了一种基于Hausdorff距离进行星图识别的改进算法,它采用有向距离和绝对距离相结合的方法,利用恒星的空间结构信息,构建有向距离匹配模型;根据镜头旋转特性,建立绝对距离抗旋转模型;对两种模型测试研究确定加权因子,同时选取恰当的匹配识别门限,最终实现匹配识别的性能达到最优.仿真实验结果表明,改进后的算法不但保持了原有算法的高识别率,强抗噪性,而且还具有更快的识别速度和好的抗旋转特性.它在实际工程中已得到成功应用. 展开更多

关键词 星敏感器 自主天文导航 HAUSDORFF距离 星图识别 有向距离 绝对距离

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基于信息融合的自主天文导航方法 被引量：6

11

作者 王鹏 张迎春 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期1001-1006,共6页

直接敏感地平和间接敏感地平是典型的两种自主天文导航方法,直接敏感地平简单可靠,但是由于地球敏感器精度较低,因此导航精度不高;利用星光折射的间接敏感地平精度较高,但是折射星数量有限并且观测时段较短。针对上述两种方法的缺点,提... 直接敏感地平和间接敏感地平是典型的两种自主天文导航方法,直接敏感地平简单可靠,但是由于地球敏感器精度较低,因此导航精度不高;利用星光折射的间接敏感地平精度较高,但是折射星数量有限并且观测时段较短。针对上述两种方法的缺点,提出一种基于信息融合的自主天文导航方法。当观测不到折射星时引入新信息,弥补间接敏感地平自主导航的不足。通过对多种导航模式进行数值仿真与分析,验证所设计方法提高了系统的导航精度和可靠性。 展开更多

关键词 自主天文导航 星敏感器 地球敏感器 信息融合

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一种新的XPNAV系统解脉冲周期模糊算法 被引量：5

12

作者 谢振华 许录平 +1 位作者 郭伟 倪广仁 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期2124-2127,共4页

为降低X射线脉冲星导航定位(XPNAV)系统解脉冲周期模糊的复杂度,提高其工程实用性,该文提出一种新的XPNAV系统解脉冲周期模糊算法。以脉冲星自身属性确定的量作为因子,以每次测量的脉冲到达时间差(TDOA)相位余值确定的量作为常数项,基... 为降低X射线脉冲星导航定位(XPNAV)系统解脉冲周期模糊的复杂度,提高其工程实用性,该文提出一种新的XPNAV系统解脉冲周期模糊算法。以脉冲星自身属性确定的量作为因子,以每次测量的脉冲到达时间差(TDOA)相位余值确定的量作为常数项,基于正交原理建立了新的脉冲整周期数关系式。理论分析与仿真实验结果表明,新的解脉冲周期模糊算法可以有效降低系统运算量,且可将脉冲整周期数关系式中的参数项固化入运算系统硬件或存储于处理器的存储单元中,便于工程实现。 展开更多

关键词 自主天文导航 X射线脉冲星 XPNAV 解脉冲周期模糊 正交性原理

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深空探测器自主天文导航技术综述(下) 被引量：2

13

作者 宁晓琳 吴伟仁 房建成 《中国航天》 北大核心 2010年第7期34-37,共4页

2，2天文导航作为主要导航手段 （1）深空一号的自主天文导航 1998年10月24日发射的深空一号是NASA新千年计划中的第一个任务。在发射之后的9个月内，深空一号就成功地测试了全都12项的新技术，还进行了小行星布莱叶的近点飞行。在199... 2，2天文导航作为主要导航手段 （1）深空一号的自主天文导航 1998年10月24日发射的深空一号是NASA新千年计划中的第一个任务。在发射之后的9个月内，深空一号就成功地测试了全都12项的新技术，还进行了小行星布莱叶的近点飞行。在1999年末主要任务完成后，它的恒星跟踪器出现故障。 展开更多

关键词 自主天文导航 导航技术 深空探测器 综述 恒星跟踪器 NASA 新技术 小行星

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改进的CRPF在自主天文导航中的应用 被引量：2

14

作者 董唯光 李言俊 张科 《计算机测量与控制》 CSCD 2008年第11期1682-1684,1688,共4页

针对传统粒子滤波算法中粒子枯竭的缺陷,提出了一种改进的代价参考粒子滤波(CRPF)方法;该算法以代价函数代替统计参考粒子滤波中的后验概率密度函数,引进风险函数进行一步预测及更新,通过概率质量函数对不同的粒子赋予不同的权重,消除... 针对传统粒子滤波算法中粒子枯竭的缺陷,提出了一种改进的代价参考粒子滤波(CRPF)方法;该算法以代价函数代替统计参考粒子滤波中的后验概率密度函数,引进风险函数进行一步预测及更新,通过概率质量函数对不同的粒子赋予不同的权重,消除了粒子枯竭问题,并使用了自动调整的遗忘因子,可以处理状态变化剧烈的情况;使用该方法处理天文导航中的非线性、非高斯噪声,仿真结果表明,改进算法提高了滤波的稳定性和精确度,具有较高的使用价值和广泛的应用前景。 展开更多

关键词 自主天文导航 粒子滤波 代价函数 概率质量函数 遗忘因子

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CDKF算法及其在自主天文导航系统中的应用 被引量：1

15

作者 孟琳 王翔鹏 《科技视界》 2013年第26期64-65,共2页

本文将中心差分卡尔曼滤波(CDKF)算法应用到地球卫星直接敏感地平自主天文导航系统中,减小了线性化误差对系统精度的影响,并与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的结果进行了仿真分析比较。仿真结果表明,CDKF算法明显优于EKF算法,具有更高的精度... 本文将中心差分卡尔曼滤波(CDKF)算法应用到地球卫星直接敏感地平自主天文导航系统中,减小了线性化误差对系统精度的影响,并与扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的结果进行了仿真分析比较。仿真结果表明,CDKF算法明显优于EKF算法,具有更高的精度和稳定性,不需要计算Jacobian矩阵,简单易于实现,能够满足系统在非线性模型下的导航要求。 展开更多

关键词 CDKF算法 EKF算法 自主天文导航 Jacobian矩阵

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一种新的XPNAV系统解整周模糊度搜索算法

16

作者 张华 许录平 谢强 《武汉大学学报（信息科学版）》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期39-43,共5页

提出了一种新的XPNAV系统解相位模糊度搜索算法,依据检核脉冲星的特征周期,将正确的模糊向量限定在多个子空间内,使用线性搜索寻找子空间种子向量,采用基于满二叉树的穷举搜索算法遍历子空间中向量,并建立向量间的关系。理论分析和仿真... 提出了一种新的XPNAV系统解相位模糊度搜索算法,依据检核脉冲星的特征周期,将正确的模糊向量限定在多个子空间内,使用线性搜索寻找子空间种子向量,采用基于满二叉树的穷举搜索算法遍历子空间中向量,并建立向量间的关系。理论分析和仿真实验表明,新的解相位模糊度算法能显著降低系统的运算量,计算过程中的矩阵均是由脉冲星特征属性决定的常数矩阵,便于工程实现,此外二叉树搜索方法还能用于并行计算。 展开更多

关键词 自主天文导航 脉冲星 XPNAV 相位模糊度 满二叉树

原文传递

改进的粒子滤波在深空探测自主天文导航中的应用

17

作者 杨亚非 李建国 《测试技术学报》 2009年第6期477-481,共5页

针对深空自主天文导航中可能存在初始状态误差较大、状态分布非高斯分布等问题,基于轨道6根数描述形式,提出了利用星光角距观测信息和UPF(Unscented Particle Filter)算法确定探测器轨道的方法.通过控制重采样频率,使UPF获得更高的滤波... 针对深空自主天文导航中可能存在初始状态误差较大、状态分布非高斯分布等问题,基于轨道6根数描述形式,提出了利用星光角距观测信息和UPF(Unscented Particle Filter)算法确定探测器轨道的方法.通过控制重采样频率,使UPF获得更高的滤波精度和更少的计算量.最后经仿真计算,验证了所给出的自主天文导航方法以及改进的粒子滤波算法的可行性和有效性. 展开更多

关键词 深空探测 自主天文导航 UPF

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