提升X射线脉冲星导航的新方法

在本章中，提出一种利用火星卫星的方向矢量及视场角观测量来增强X射线脉冲星导航的新方法。考虑到在有些情况下，火卫一、火卫二可能会被火星遮挡，首先对火星卫星的可见性进行了分析与仿真，结果表明当火星探测器运行在8500～26000km的高度时，任意卫星的可见时间百分比都超过94%，利用火星卫星观测量来增强X射线脉冲星导航的方法是可行的。为了减小系统噪声对导航精度的影响，本章利用ADDF滤波器对导航状态进行估计。仿真中当初始噪声的协方差扩大10000倍时，MPF探测器的位置精度达到0.1234km，速度精度达到1.65e-5km/s，结果显示ADDF对于噪声有很强的适应能力。在相同的火星卫星可见性及滤波迭代条件下，与EKF、DDF和UKF相比，ADDF滤波器收敛速度快、对噪声的适应性强、状态估计性能最好，其位置和速度精度均提高了40%以上；为了证明增强XNAV方法的有效性，分别对两颗火星卫星都不可见、只有一颗可见、两颗都可见3种情况进行了数值仿真，结果表明：与传统XNAV相比，基于ADDF滤波器的增强XNAV方法在状态估计精度上提升了20%以上；在火卫一火卫二同时可见的情况下，增强XNAV估计精度最高，对MPF轨道位置估计精度达到0.066km，速度估计精度达到1.51e-5km/s。所有的仿真结果都证明，本章所提出的ADDF融合多信息的增强XNAV系统较之传统XNAV导航系统，其性能有着显著的提升。(www.xing528.com)