● 摘要
惯性导航可以不依赖外界信息,进行自主导航,但受到惯性器件精度影响,其导航误差随时间积累,对运载器入轨精度产生不可忽略的影响。而卫星导航具有精度高且误差不随时间累积的特点,因此采用惯性/卫星导航技术可有效提高导航精度,惯性/卫星导航技术将更广泛的适应未来运载火箭的发展需求。而新一代运载器将执行深空飞行任务,飞行高度在卫星导航系统有效作用高度之外,迫切需要开展深空飞行惯性/卫星/天文等多模导航系统信息融合技术研究实现运载器自主定姿定轨技术。本论文以新型运载火箭的导航系统为背景,针对不同运行环境和飞行阶段,研究基于信息融合技术的运载火箭自主导航方法,为我国的信息融合技术在运载火箭中的工程实现提供理论依据和技术支持。主要从以下几个方面进行深入的研究:1.介绍了惯性导航系统的工作流程,设计了轨迹发生器,为后续的研究做准备。2.在动力飞行阶段采用惯性/卫星组合导航和惯性/卫星/天文组合导航,通过卡尔曼滤波、联邦滤波等实现信息融合技术,采用衰减记忆滤波来克服由于模型不准确带来的滤波发散问题;3.结合可观测性分析,评估不同的载体机动方式对误差模型中参数的估计效果,确定在线标定技术轨迹规划原则;4.在轨惯性飞行阶段采用轨道动力学模型作为系统模型,结合不同的轨道高度,充分利用卫星导航、天文导航,通过UKF等非线性滤波技术实现载体的定轨技术,同时利用陀螺信息和天文导航实现载体的定姿。
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