题目：基于紫外敏感器卫星自主导航算法研究

卫星自主导航即是指卫星不依赖地面支持，而利用星上自备的测量设备实时地确定自己的位置和速度。提高卫星的自主能力，减小重量，降低成本，提高可靠性已成为现代卫星技术研究的热点之一。紫外敏感器结构紧凑，体积小，重量轻，姿态测量精度高，可靠性高，是一种有发展前途的新型敏感器。本文主要研究了紫外敏感器测量原理，并在此基础上进行了导航算法的研究。首先，着重研究了紫外敏感器及其测量原理，紫外敏感器拥有中心视场和周边环形大视场两部分。紫外敏感器可以通过环形视场对恒星的观测或者通过中心视场对地球的观测与环形视场对一颗恒星的观测相结合两种方式来确定卫星的姿态。地心方向矢量则由地球紫外图像的信息确定。其次，以地心单位方向矢量为观测信息，基于模拟的紫外敏感器测量数据，本文研究了传统的非线性估计理论扩展卡尔曼滤波（EKF），Unscented 卡尔曼滤波（UKF）和粒子滤波，着重研究了以强跟踪滤波器分别和EKF，UKF相结合产生粒子滤波重要密度函数的自适应粒子滤波，建立了卫星的动力学方程，对卫星的位置速度进行了估计。最后，对不同的滤波算法进行了对比分析，进行了仿真，分析了仿真结果和误差来源。结果表明UKF滤波精度，收敛性，算法复杂度都较好，但只使用于噪声为高斯分布假设的情况下，而自适应粒子滤波精度，收敛性都很好，适用于任何非线性非高斯情况，但其算法复杂度较大。误差分析着重分析且推导了由安装误差、姿态误差和地心方向矢量误差造成的定轨误差数学表达式，并进行了仿真试验。理论分析和仿真结果表明：安装误差、姿态误差对导航精度的影响都成比例增加，而地心方向矢量误差对导航精度影响变化较缓。