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平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法
  • ISSN号:1001-2486
  • 期刊名称:《国防科技大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]国防科技大学航天科学与工程学院,湖南长沙410073, [2]瑞士联邦理工学院瑞士空间中心,瑞士洛桑CH-1005, [3]载人航天总体研究论证中心,北京100094
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(11572345,11272346); 国家部委基金资助项目(2013CB733100)
中文摘要:

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。

英文摘要:

A closed-loop linear covariance analysis method was proposed for orbital rendezvous using AON( angles-only navigation). The SRUKF( square root unscented Kalman filter) based on AON algorithm was constructed and the observation sensitivity matrix was further calculated. The multi-impulsive Hill guidance law was employed to derive the closed-loop linear covariance analysis model. The results of the numerical simulation indicate that the closed-loop linear covariance analysis result fits the 1000 times Monte Carlo shooting well. The covariance analysis method is applicable to the traditional EKF( extended Kalman filter) based on the AON method,but has an estimation bias along downrange,which is equivalent to the variance of trajectory dispersion. The major axis and minor axis of error ellipse achieved with EKF based on covariance respectively are about 24. 68% and 20. 56% longer than the results from SRUKF based error ellipse. Besides,SRUKF and EKF have the same order computational burden for the state estimation,but the SRUKF is about 10% faster than the EKF due to using two powerful linear algebra techniques,QR decomposition and Cholesky factor updating.

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期刊信息
  • 《国防科技大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:国防科技大学
  • 主办单位:国防科技大学
  • 主编:杨学军
  • 地址:湖南省长沙国防科技大学出版社
  • 邮编:410073
  • 邮箱:xuebao@nudt.edu.cn
  • 电话:0731-84572637
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-2486
  • 国内统一刊号:ISSN:43-1067/T
  • 邮发代号:42-98
  • 获奖情况:
  • 1997年获全国优秀科技期刊,1999年获全国学报及教育优秀期刊二等奖,2000年获全军首届期刊提名奖,中国期刊方阵军队双效科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:10196