《空间目标相对导航与滤波技术》求取 ⇩

第1章绪论1

1.1空间相对导航基本概念3

1.2空间相对导航系统的组成4

1.2.1系统构架4

1.2.2相对测量敏感器及其特点5

1.3测量数据的处理7

1.3.1图像的预处理及解算7

1.3.2数据的压缩8

1.3.3数据的平滑8

1.4相对导航滤波与估计9

1.4.1线性滤波估计方法9

1.4.2非线性滤波估计方法10

1.4.3稳健性滤波估计方法11

1.5空间目标的分类12

1.5.1合作目标12

1.5.2合作目标测量模式13

1.5.3非合作目标14

1.5.4非合作目标测量模式14

1.6空间相对导航技术应用领域15

1.6.1空间交会对接15

1.6.2编队飞行18

1.6.3在轨操作21

1.6.4空间目标监测25

参考文献28

第2章空间目标相对动力学分析31

2.1坐标系定义33

2.1.1常用坐标系33

2.1.2坐标系转换34

2.2航天器轨道摄动模型35

2.2.1轨道要素的摄动方程35

2.2.2轨道摄动因素分析37

2.3目标探测中的变轨机动39

2.3.1单脉冲变轨交会39

2.3.2圆轨道双脉冲霍曼变轨交会41

2.4目标相对轨道动力学42

2.4.1向量导数法则42

2.4.2代数法相对运动模型43

2.4.3线性化相对动力学44

2.4.4C-W方程45

2.4.5 T-H方程46

2.5目标相对运动特性分析50

2.5.1目标相对运动周期条件50

2.5.2近圆轨道目标相对运动51

2.5.3椭圆轨道目标相对运动51

2.5.4仿真分析52

2.6椭圆轨道目标周期相对运动54

2.6.1目标轨迹径向-法向投影56

2.6.2目标轨迹径向-横向投影57

2.6.3目标轨迹横向-法向投影58

2.6.4仿真算例60

2.7目标周期相对运动特性62

2.7.1目标轨迹曲线的维数63

2.7.2空间自相交轨迹64

2.8目标观测轨迹的设计65

2.8.1跟飞观测轨迹67

2.8.2水平面直线观测轨迹67

2.8.3轨道面圆观测轨迹69

2.8.4水平面椭圆观测轨迹70

2.8.5轨道面绕飞观测轨迹71

参考文献73

第3章相对导航滤波及性能分析77

3.1滤波问题描述79

3.2贝叶斯估计理论80

3.2.1时间更新80

3.2.2量测更新80

3.3高斯滤波器82

3.3.1高斯滤波器框架82

3.3.2标准卡尔曼滤波82

3.3.3扩展卡尔曼滤波85

3.3.4无迹卡尔曼滤波88

3.4粒子滤波92

3.4.1蒙特卡罗方法93

3.4.2重要性采样93

3.4.3重采样步骤94

3.4.4重要性密度的选择95

3.4.5粒子滤波的基本框架95

3.5粒子滤波的改进96

3.5.1马尔可夫蒙特卡罗移动步骤96

3.5.2辅助变量粒子滤波97

3.5.3高斯粒子滤波和无迹高斯粒子滤波98

3.5.4滤波性能对比分析99

3.6空间相对导航算例仿真102

3.6.1高斯噪声算例仿真与分析103

3.6.2gamma噪声算例仿真与分析108

3.6.3闪烁噪声算例仿真与分析110

3.6.4滤波算法的比较与分析114

参考文献114

第4章远程目标的天基光学探测117

4.1空间相机成像的数学模型119

4.2目标成像模型120

4.2.1目标亮度模型120

4.2.2目标拖尾特征121

4.2.3目标点特征的扩散123

4.2.4成像噪声模型123

4.3图像预处理124

4.3.1高斯平滑滤波125

4.3.2中值滤波126

4.3.3去除恒星背景127

4.4目标特征提取128

4.4.1边缘检测129

4.2.2Hough变换检测拖尾目标130

4.5基于二阶中心矩的特征提取132

4.5.1边缘二阶中心矩133

4.5.2基于连通域的二阶中心矩描述134

4.5.3帧间匹配136

4.6ROI预测提速138

4.6.1 ROI区域预测方法138

4.6.2 ROI提速方法验证140

参考文献144

第5章轨道非合作机动目标追踪147

5.1未知机动及其影响分析149

5.1.1非合作机动目标的数学模型149

5.1.2未知机动的影响分析150

5.2稳健性相对导航滤波151

5.2.1衰减记忆滤波151

5.2.2扩维卡尔曼滤波算法153

5.2.3卡尔曼滤波算法的仿真对比分析153

5.3非合作机动目标的变结构滤波162

5.3.1机动检测器的设计162

5.3.2扩维参数自适应卡尔曼滤波跟踪算法流程163

5.3.3仿真分析163

参考文献168

第6章机动观测及补偿滤波171

6.1扰动观测器173

6.2扰动观测器的误差分析175

6.3基于扰动观测器的补偿卡尔曼滤波算法179

6.3.1补偿滤波算法误差的有界性分析180

6.3.2滤波参数对跟踪精度的影响184

6.3.3补偿滤波器的结构设计185

6.3.4结构设计中的量测数据压缩技术185

6.4仿真分析187

6.4.1补偿观测器的跟踪精度分析187

6.4.2引入结构设计的精度敏感性分析192

参考文献193

第7章空间目标协同观测及相对导航197

7.1协同观测及导航任务描述199

7.2协同导航的数学模型200

7.2.1动力学模型200

7.2.2协同测量模型201

7.3集中式滤波与定位202

7.3.1合作目标的集中式滤波定位202

7.3.2非合作目标的集中式滤波204

7.4分布式协同滤波205

7.4.1合作分布式协同滤波205

7.4.2合作分布式协同滤波性能分析206

7.4.3非合作分布式协同滤波207

7.4.4非合作分布式协同滤波性能分析208

7.5协同滤波仿真分析211

7.5.1非合作分布式协同滤波211

7.5.2非合作分布式协同滤波213

7.5.3实时仿真实验结果215

参考文献216

第8章目标相对状态的约束滤波估计219

8.1约束性滤波问题221

8.2含约束的目标动力学222

8.3建立无约束扩维卡尔曼滤波器222

8.3.1扩维系统222

8.3.2建立无约束扩维卡尔曼滤波223

8.4考虑范数约束的滤波估计225

8.4.1扩维性能指数225

8.4.2运动状态的约束估计226

8.4.3机动加速度的约束估计227

8.5性能分析231

8.6数值仿真与分析232

8.6.1动力学方程233

8.6.2目标的观测量234

8.6.3数值结果235

参考文献239