深空探测器自主导航与制导PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.1.1 深空与深空探测 1

1.1.2 深空探测典型任务 1

1.2 深空探测器的导航问题 4

1.2.1 探测器导航与测控 4

1.2.2 探测器制导与控制 6

1.3 深空探测器自主导航 7

1.4 本书主要内容 11

参考文献 12

第2章 自主导航模型与方法 14

2.1 动力学系统模型 14

2.1.1 坐标系与时间系统 14

2.1.2 轨道动力学方程 20

2.2 导航观测模型 24

2.2.1 近天体视线角测量模型 24

2.2.2 夹角信息测量模型 24

2.2.3 径向速度测量模型 24

2.2.4 距离测量模型 25

2.2.5 脉冲星测量模型 25

2.3 导航敏感器 26

2.3.1 光学敏感器 26

2.3.2 惯性测量单元 31

2.3.3 测距测速敏感器 31

2.3.4 可变辐射信号敏感器 31

2.4 导航几何分析法 32

2.4.1 导航位置面 32

2.4.2 探测器位置确定 33

2.4.3 探测器姿态确定 35

2.4.4 天体特性参数确定 36

2.5 探测器自主轨道确定 38

2.5.1 自主轨道确定原理 38

2.5.2 自主轨道确定方法 40

参考文献 49

第3章 自主导航系统性能分析 51

3.1 自主导航系统的可观性分析 51

3.1.1 自主导航系统可观性判别 51

3.1.2 自主导航系统可观性度量 70

3.2 自主导航系统的非线性强度分析 84

3.2.1 非线性强度定义 84

3.2.2 非线性强度判别 84

3.3 自主导航系统的稳定性分析 85

3.4 自主导航系统的精度分析 87

3.4.1 状态误差椭圆 87

3.4.2 状态误差传递 89

3.4.3 导航系统的误差界 90

参考文献 97

第4章 自主导航信息处理 98

4.1 星际巡航段信息处理 98

4.1.1 星际巡航段导航信息特点 98

4.1.2 星际巡航段导航信息处理 98

4.1.3 暗弱星点拖曳图像中心特征提取 99

4.2 接近交会段信息处理 100

4.2.1 接近交会段导航信息特点 100

4.2.2 接近交会段导航信息处理 100

4.2.3 不规则目标天体几何形心获取 100

4.3 环绕伴飞段信息处理 102

4.3.1 环绕伴飞段导航信息特点 102

4.3.2 环绕伴飞段导航信息处理 103

4.3.3 复杂形貌特征鲁棒识别匹配 103

4.4 下降着陆段信息处理 105

4.4.1 下降着陆段导航信息特点 105

4.4.2 下降着陆段导航信息处理 106

4.4.3 星表形貌识别与着陆点确定 106

参考文献 140

第5章 星际巡航段自主导航 142

5.1 星际巡航任务特点 142

5.2 星际巡航段自主导航方法 142

5.2.1 小行星筛选与规划 142

5.2.2 多小行星图像自主导航方法 145

5.3 巡航姿态机动规划与控制 153

5.3.1 姿态机动规划与控制问题 153

5.3.2 单轴随机扩展大角度机动规划 154

5.3.3 多约束下姿态机动规划与控制 157

参考文献 160

第6章 接近交会段自主导航与制导 161

6.1 接近交会任务特点 161

6.2 接近交会段自主导航方法 161

6.2.1 地面辅助的光学导航方法 161

6.2.2 目标天体图像自主导航方法 169

6.3 接近交会段自主制导方法 172

6.3.1 自主交会比例制导方法 172

6.3.2 自主交会预测制导方法 177

参考文献 186

第7章 环绕伴飞段自主导航 187

7.1 环绕伴飞任务特点 187

7.2 目标天体导航特征库构建方法 187

7.2.1 序列图像观测模型 187

7.2.2 弱透视近似透视投影变换 189

7.2.3 基于因式分解算法的三维重构及状态估计 189

7.2.4 丢失及新增特征点的处理 191

7.2.5 不确定性分析 192

7.2.6 实例应用与分析 193

7.3 环绕伴飞段自主导航方法 196

7.3.1 目标天体物理参数估计方法 196

7.3.2 目标天体特征自主导航方法 209

参考文献 219

第8章 下降着陆段自主导航与制导 220

8.1 下降着陆任务特点 220

8.2 下降着陆段自主导航方法 221

8.2.1 多特征图像光学导航方法 221

8.2.2 三矢量信息组合导航方法 232

8.3 下降着陆段自主制导方法 236

8.3.1 多项式制导算法 236

8.3.2 能量最优制导算法 239

8.3.3 多约束着陆轨迹优化方法 241

8.3.4 路径点优化反馈制导算法 245

参考文献 248

第9章 自主导航与制导系统仿真 250

9.1 仿真系统的功能与结构 250

9.1.1 仿真系统设计 250

9.1.2 数学仿真系统 255

9.1.3 半物理仿真系统 273

9.2 小天体撞击自主导航与制导半物理仿真 279

9.2.1 小天体撞击任务分析 279

9.2.2 仿真系统设计 279

9.2.3 典型任务仿真实例 282

9.3 小天体附着自主导航与制导半物理仿真 284

9.3.1 小天体附着任务分析 284

9.3.2 仿真系统设计 286

9.3.3 典型任务仿真实例 289

9.4 火星着陆自主导航与制导数学仿真 291

9.4.1 火星着陆任务分析 291

9.4.2 仿真系统设计 291

9.4.3 典型任务仿真实例 296

参考文献 304