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着陆器在火星大气进入段的自主导航方法研究

王轶博  
【摘要】:随着空间技术的发展,火星探测成为深空探测领域的热点。在火星探测任务中,传统的进入段导航采用基于IMU的航迹递推的方法,导航精度低,无法满足未来火星探测任务对着陆精度的要求。本文以火星精确着陆为背景,对着陆器在大气进入段的导航方法进行研究。主要研究内容如下: 首先,研究了只利用IMU测量数据的导航方法。推导了用于生成参考轨迹的三自由度动力学模型;并对航迹递推导航方法的估计误差和误差协方差进行了分析;研究了将IMU测量作为外部观测量的导航方法,并进行了仿真实验与分析。 其次,针对仅利用惯性单元的测量值作为观测量的导航算法状态量不完全可观的问题,研究了在IMU数据基础上增加星间测距信息作为外部测量数据的导航方案,对各种算法的可观性进行了仿真,并对其结果进行了分析。 最后,针对导航系统中存在的众多的不确定性,并以火星大气模型的不确定性为例,设计门控网络多模型自适应估计的导航算法,并对各子滤波器的输出结果进行数据融合。通过仿真结果分析表明,该导航方法可以有效的降低火星大气不确定性对导航精度的影响。


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