火星探测器接近段自适应卡尔曼滤波方法

作者：解天昊; 张文佳; 马辛; 宁晓琳^*

来源：深空探测学报(中英文), 2023, 10(02): 117-125.

DOI：10.15982/j.issn.2096-9287.2023.20230014

• 深空探测
• 自主导航
• 自适应滤波
• 卡尔曼滤波

在深空探测器实际作业中，由于存在过程与测量噪声，通常使用卡尔曼滤波作为最优估计方法。当深空探测器处于接近段时，探测器加速度急剧变化，导航系统过程噪声不确定性增大，无法准确得知过程噪声协方差。针对上述问题，提出了一种自适应调节协方差矩阵的容积卡尔曼滤波（Adaptive Q Cubature Kalman Filter,AQCKF）方法，综合考虑上一时刻过程噪声协方差估计值与此时的过程噪声协方差观测值，利用加权因子在线调整噪声协方差优化滤波，并以火星探测器为例进行仿真，仿真结果与容积卡尔曼滤波方法（Cubature Kalman Filter,CKF）相比，AQCKF方法的平均位置误差10.235 9 km，平均速度误差0.322 4 m/s。该方法不但能解决误差发散的问题，而且还可提升导航系统的稳定性。此外，还分析了加权因子大小对导航性能的影响，有效地解决了深空探测器处于接近段时导航精度降低的问题。

• 单位
  北京航空航天大学