● 摘要
深空探测的自主导航研究，按照轨道运动特点主要分为：星际间航行段（即探测器从地球发射后，脱离地球轨道奔向目标天体的轨道段）自主导航和近天体环绕段（探测器被目标天体的引力场所捕获，对其做环绕飞行的轨道段）的自主导航。本论文以月球探测任务作为研究背景，分别就月球轨道停泊段和地月轨道转移段的自主导航展开研究。首先，考虑到月球环境上两航天器之间光信号传播无偏折的优点，两航天器相对位置信息导航的方法创新性的被应用到了月球探测器停泊轨道的导航定轨上；同时选择轨道要素作为Unscented 卡尔曼滤波器的状态变量可以很好的减小非线性截断误差，提高解算精度；通过衰减因子的自适应估计处理，不仅能够更好得消除由于动力学模型误差所带来的滤波估计发散问题，而且可以适应采样周期的实时变化而保证最佳的衰减抑制效果；另外，融合星光仰角观测的导航信息，以保证在两航天器相互观测阻断的时间段内量测更新的正常进行。其次利用地月方位信息和恒星仰角信息实现地月转移轨道自主导航的仿真研究，并且通过比较分析，详细说明了在仅有方位信息量测的条件下，系统可观测度和参考位置目标观测对航天器轨道状态估计精度的影响。最后，本文通过大量的计算机仿真实验和分析比较，对以上方法的正确性进行了详细论证，文章的结尾给出了结论。