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摘要
由于存在比较大的通信时延,加之可见测控弧段的约束,传统的地基无线电测控模式无法胜任深空探测任务关键节点对导航实时性和精度的需求.本文以火星探测为潜在的工程应用背景,发展了基于图像边缘信息的深空探测自主光学导航技术,对影响导航精度的光轴偏差进行了在轨近实时估计和标定.首先,对于地-火转移段,发展了基于火星中心及地平矢量的自主导航方法;其次,针对环火绕飞段,提出了基于火星本体局部边缘点信息的自主导航方法;然后,针对导航系统中的导航相/机光轴偏差,采用基于EM-EKF的参数估计算法实现近实时的光轴偏差参数估计,以补偿系统误差,从而实现高精度的自主光学导航.仿真结果表明,本文所发展的自主光学导航技术显著提高了探测器自主导航的导航精度,可作为地面测控导航模式的可靠备份,从而确保火星探测任务的成功实施.
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单位航天学院; 上海航天控制技术研究所; 南京航空航天大学
