题目：基于光电测量的组合导航与自主导航方法研究

本文围绕着光电组合导航和卫星自主导航方法进行了研究和探索，文章主要分为四大部分：文章的第一部分，针对捷联惯导系统存在导航误差随着时间积累的缺陷，提出了光电辅助捷联惯导的组合导航方案。本方法利用吊舱中的光电传感器测得飞行器对于已知地标的距离和角度信息。以Kalman滤波为基础,通过将捷联惯导系统和以上光电测量的信息进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的位置、速度和姿态角。在本部分中，笔者详细推导了惯导误差方程以及光电辅助捷联惯导的组合导航的算法，并通过仿真和结果分析证明了此方案的有效性和可行性。针对平台误差角估计效果不好，利用可观性矩阵奇异值分解的方法进行了可观性分析。文章的第二部分，借鉴GPS测姿仪利用接收机载波相位差，进行姿态测量的方法，探索性的研究了利用光电传感器测量飞行器姿态的方法。即在飞行器的不同位置安装3套光电设备，利用不同位置测量得到的飞行器上光电设备基点相对于观测地标的矢量位置的差别，通过约束条件下的最优化方法求解飞行器的姿态。在本部分中，笔者详细推导了光电测姿的算法，并通过仿真和结果分析证明了此方案的有效性和可行性。文章的第三部分，研究了基于地球敏感器和星敏感器和几何方法的卫星自主导航系统。基于地球敏感器和星敏感器的航天器自主导航方法是传统的经典天文导航方法。在本部分中，对利用星敏感器对卫星进行姿态确定的方案进行了推导和仿真；针对星图识别时可能发生的导致灾难性结果的检测错误，笔者提出了一种有效的对于恒星检测进行误检诊断和容错的方法——奉献观测器判别和隔离误检星方案；在利用地球敏感器对卫星定位方面，笔者推导了此方案的算法，并进行了数字仿真，通过仿真对比说明通过选取合适的拟合像点可以获得比较好的精度。文章的第四部分，本部分研究了基于地球敏感器测量的地心方向矢量测量与卫星轨道摄动方程组合，进行滤波估计卫星的位置和速度的方法。针对非线性滤波时，建模不准确以及模型线性化和离散化带来误差的问题，笔者对比了扩展卡尔曼滤波、迭代滤波、衰减记忆滤波和无迹滤波等方法，并得出，通过衰减记忆滤波和无迹滤波可以有效解决此种问题的结论，也证实了滤波定轨方法的有效性。