科学出版社分享 http://blog.sciencenet.cn/u/sciencepress 中国最大的综合性科技出版机构之一,科学家的出版社!

博文

深空探测器接近段递归自适应滤波方法研究|《中国科学:信息科学》

已有 1713 次阅读 2017-6-2 16:18 |个人分类:《中国科学》论文|系统分类:论文交流|关键词:深空探测| 深空探测

深空探测是继卫星应用、载人航天之后航天技术发展的重要方向,也是一个国家综合国力的重要标志。目前深空探测器主要靠地球上的深空测控网进行遥测遥控。由于深空探测器距地球遥远、飞行速度快、运行时间长,地面测控在导航精度、实时性、覆盖性、可靠性等诸多均方面受到限制,因此自主导航已经成为国际上深空探测领域的重要研究方向。天文导航作为一种完全自主的导航方式已经被应用于深空一号深度撞击等深空探测任务中,是深空探测器自主导航的研究热点之一。

深空探测器从发射到入轨,要经历发射段、转移段、捕获段等多个阶段,而捕获段是其中至关重要的阶段。其导航精度和可靠性直接决定整个任务的成败。由于在捕获段,目标天体星历误差,质心提取误差等引起的量测误差随深空探测器与目标天体距离的快速变化而呈现时变特性,且误差统计特性难以确定,因此会导致深空探测器天文导航滤波器精度下降甚至发散。

针对上述深空探测器捕获段天文导航量测模型噪声时变带来的精度下降问题,论文“Recursive adaptive filter using current innovation for celestialnavigation during the Mars approach phase(SCIENCE CHINA Information sciences 20173)提出了一种基于当前时刻的新息来调节量测噪声误差方差阵(R)的递归自适应滤波方法。该方法通过将当前时刻的状态视为上一时刻的状态一步预测值和量测量的函数,利用最小二乘估计得到当前时刻状态的加权最小二乘估计值,进而根据贝叶斯理论得到基于当前时刻新息的调节因子值。

该文以1997NASA发射的探路者号探测器轨道为例,对所提自适应滤波方法进行了仿真分析,仿真结果表明深空探测器在捕获段的位置误差为4km,速度误差为0.65m/s可以满足捕获段的任务要求。此外,该文还将所提方法与传统的UKFSage-Husa滤波,利用新息序列的自适应滤波方法的仿真结果进行了比较,结果显示与传统UKF相比,所提自适应滤波方法的位置精度提高15%;与Sage-Husa滤波结果相比,位置精度提高6%;与估计窗口值为100的利用新息序列的自适应滤波方法相比,位置精度提高10%,这表明在仅利用当前时刻的新息数据的基础上所提方法能有效抑制量测模型噪声时变对导航结果的影响。

该研究得到了国家自然基金(612330056150303),国家973计划项目(2014CB744202)的支持。


更多详情请阅原文:

Ning X, Li Z, Wu W, et al. Recursiveadaptive filter using current innovation for celestial navigation during theMars approach phase [J]. SCIENCE CHINA. Information sciences. 2017, 60. 032205. doi:10.1007/s11432-016-0405-2

http://engine.scichina.com/publisher/scp/journal/SCIS/doi/10.1007/s11432-016-0405-2?slug=abstract




http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-1058662.html

上一篇:“十三五”学科发展战略报告:食品科学优先资助领域及重点交叉研
下一篇:aLIGO第三次宣布直接观测到引力波

0

该博文允许实名用户评论 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-10-14 11:43

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部