● 摘要
深空探测是当前世界各主要航天大国和新兴航天国家的关注热点之一，深空探测自主导航技术已成为发展的必然趋势和亟待解决的关键技术。近年来，X射线脉冲星导航逐渐受到国内外研究的关注，是一种具有前瞻性的自主导航技术。而天文导航已多次成功应用于深空探测任务，已成为深空探测自主导航的主流方式。本文针对脉冲星和天文导航的特点，研究了基于脉冲星和天文观测信息融合的组合导航方法，主要内容如下：
1.确定了脉冲星导航观测中惯性坐标和时间基准的选取，并在此时空基准上建立了脉冲星计时模型和简化的脉冲光子时间转换方程；介绍了X射线脉冲星导航的基本原理。
2.初步研究了脉冲到达时间的测量噪声方差的计算及导航脉冲星组合的优选方法，综合考虑了导航脉冲星空间几何构型和脉冲到达时间测量噪声差异对系统导航误差的影响；以火星巡航段为背景，仿真验证了X射线脉冲星导航方法及导航星组合优选方法的可行性和有效性。
3.以火星探测任务为背景，建立了X射线脉冲星导航系统的状态方程和观测方程，分析了脉冲星导航系统的能观性，并结合扩展卡尔曼和无迹卡尔曼导航滤波算法对X射线脉冲星导航方法进行了仿真验证。
4.研究了信息融合中的时间配准问题，提出了滑动窗口曲线拟合时间配准法，对组合导航中的脉冲星观测量进行时间配准；介绍了深空探测器的天文导航的基本原理，给出了基于巡航段常用的天文导航观测量；分析了集中卡尔曼滤波方法和联邦卡尔曼滤波方法这两种信息融合方法，设计了以脉冲到达时间和星光角距为观测量的组合导航系统，并仿真对比了各导航系统的性能。