深空探测天文测距与测速自主导航方法 刘劲著

本书阐述深空探测天文测距与测速自主导航的基本原理与应用方法，主要内容包括深空探测天文自主导航的基本原理及研究进展、实时高精度的X射线脉冲星到达时间与周期估计方法、脉冲星导航中的滤波及可观性分析、太阳多普勒差分测速导航中的误差源分析、太阳到达时间差分测距导航中的时间色散分析、天文组合导航及其滤波器技术等。

目录
“电子与信息作战丛书”序
前言
第1章　概论　1
1.1　天文导航概述　1
1.2　脉冲星导航　3
1.3　太阳到达时间差分测距导航　4
1.4　太阳多普勒测速导航　5
1.5　小结　7
参考文献　7
第2章　脉冲星到达时间与周期估计　9
2.1　引言　9
2.2　基于观测距-压缩感知的低流量脉冲星到达时间估计　9
2.2.1　基于压缩感知的到达时间估计框架　10
2.2.2　观测距　11
2.2.3　算法框架与流程　13
2.2.4　仿真实验及结果分析　17
2.3　基于类Hadamard-压缩感知的脉冲星到达时间估计　21
2.3.1　类Hadamard观测矩阵设计　21
2.3.2　算法框架与流程　24
2.3.3　仿真实验及结果分析　25
2.4　无尝试性历元折叠的脉冲星周期估计　29
2.4.1　脉冲星轮廓畸变原理及周期估计克拉默-拉奥下界　29
2.4.2　算法框架与流程　34
2.4.3　计算复杂度分析　39
2.4.4　仿真实验及结果分析　40
2.5　基于经验模态分解-压缩感知的脉冲星周期估计　45
2.5.1　最优固有模态观测矩阵　46
2.5.2　算法框架与流程　48
2.5.3　计算复杂度分析　51
2.5.4　仿真实验及结果分析　51
2.6　基于非线性约束最小二乘的位置和速度联合估计　57
2.6.1　基于Fourier的脉冲星到达时间估计　57
2.6.2　深空探测器速度与脉冲星到达时间之间的关系模型　57
2.6.3　算法框架与流程　59
2.6.4　估计精度分析　63
2.6.5　计算复杂度分析　64
2.6.6　仿真实验及结果分析　65
2.7　小结　69
参考文献　69
第3章　脉冲星导航　71
3.1　引言　71
3.2　抗多普勒效应的脉冲星导航　71
3.2.1　小计算量的脉冲星信号多普勒补偿方法　72
3.2.2　考虑测量偏差的脉冲星测量模型　76
3.2.3　测量偏差与状态估计误差相关下的扩展卡尔曼滤波器　77
3.2.4　仿真实验及结果分析　81
3.3　面向脉冲星导航的分数阶可观性分析　86
3.3.1　轨道动力学模型　87
3.3.2　分数阶可观性分析方法　87
3.3.3　仿真实验及结果分析　90
3.4　小结　96
参考文献　96
第4章　太阳多普勒测速导航　98
4.1　引言　98
4.2　面向捕获段的太阳多普勒差分测速导航　98
4.2.1　太阳扰动下的多普勒差分测量方法　98
4.2.2　导航信息融合　100
4.2.3　仿真实验及结果分析　101
4.3　误差源分析　104
4.3.1　刚体球　105
4.3.2　太阳自转轴　112
4.3.3　气体球　128
4.4　面向编队飞行的太阳径向差分测速相对导航　140
4.4.1　太阳径向差分测速基本原理　140
4.4.2　仿真实验及结果分析　142
4.5　测角/测速/测距深度组合导航　146
4.5.1　轨道动力学模型与测量模型　147
4.5.2　深度组合导航与性能分析　149
4.5.3　仿真实验及结果分析　151
4.6　小结　156
参考文献　157
第5章　太阳到达时间差分测距导航　159
5.1　引言　159
5.2　面向捕获段的太阳到达时间差分测距导航　159
5.2.1　测角法的性能分析　160
5.2.2　太阳到达时间差分测量法　161
5.2.3　太阳到达时间差分/测角组合导航系统　166
5.2.4　仿真实验及结果分析　169
5.3　面向编队飞行的太阳到达时间差分相对导航　176
5.3.1　太阳到达时间差分相对测量模型　176
5.3.2　仿真实验及结果分析　178
5.4　时间色散分析　180
5.4.1　太阳时间色散模型　181
5.4.2　火卫时间色散模型　185
5.5　小结　204
参考文献　205
第6章　深空探测天文测距与测速导航的展望　206
6.1　脉冲星导航的发展趋势　206
6.2　太阳多普勒测速导航的发展趋势　207
6.3　太阳到达时间差分测距导航的发展趋势　208
6.4　小结　209
参考文献　209