深空探測器自主導航原理與技術

第1章 緒論 1.1 深空探測活動簡述 1.1.1 月球探測 1.1.2 火星探測 1.1.3 金星探測 1.1.4 其他行星探測 1.1.5 小行星和彗星探測 1.1.6 我國的深空探測技術 1.2 深空探測器導航 1.2.1 深空探測器導航回顧 1.2.2 深空探測器的地基導航 1.2.3 深空探測器的自主導航 1.3 深空探測器自主導航的必要性 參考文獻第2章 深空探測器自主導航基礎知識 2.1 天文學基礎 2.1.1 太陽系 2.1.2 月球 2.1.3 火星 2.2 常用坐標系 2.2.1 天球坐標系 2.2.2 地球坐標系 2.2.3 月球坐標系 2.2.4 太陽坐標系 2.2.5 軌道坐標系 2.2.6 本體坐標系 2.2.7 坐標系間轉換 2.3 時間系統(tǒng) 2.3.1 世界時 2.3.2 恒星時 2.3.3 原子時 2.3.4 力學時 2.3.5 歷元 2.4 飛行軌道 2.4.1 多體問題 2.4.2 引力作用球和圓錐曲線拼接法 2.4.3 霍曼轉移軌道 2.4.4 逃逸軌道 2.4.5 捕獲軌道 2.4.6 行星歷表 參考文獻第3章 深空探測器自主導航基本原理 3.1 自主導航系統(tǒng)工作流程 3.1.1 觀測量 3.1.2 敏感器 3.1.3 濾波方法 3.2 天文導航 3.2.1 天文導航系統(tǒng)的組成和特點 3.2.2 天文導航的基本原理 3.2.3 天文導航的誤差分析 3.3 慣性導航 3.3.1 慣性導航系統(tǒng)的組成和特點 3.3.2 慣性導航的基本原理 3.3.3 慣性導航的誤差分析 3.4 圖像導航 3.4.1 圖像導航系統(tǒng)的組成和特點 3.4.2 圖像導航的基本原理 3.4.3 圖像導航的誤差分析 3.5 組合導航 3.5.1 組合導航系統(tǒng)的設計模式 3.5.2 組合導航系統(tǒng)濾波器設計 參考文獻第4章 深空探測器轉移軌道自主導航技術 4.1 轉移軌道運動模型 4.1.1 深空探測器在轉移軌道的飛行過程 4.1.2 轉移軌道的動力學模型 4.2 轉移軌道自主導航系統(tǒng) 4.2.1 系統(tǒng)組成和工作流程 4.2.2 敏感器 4.3 轉移軌道測量信息的獲取 4.3.1 天體信息 4.3.2 角速度和加速度 4.4 火星探測器轉移軌道的自主導航方法 4.4.1 基于太陽、地球和火星觀測信息的自主導航方法 4.4.2 基于小行星觀測信息的自主導航方法 4.4.3 基于火星及其衛(wèi)星觀測信息的自主導航方法 參考文獻第5章 軟著陸過程的自主導航技術 5.1 軟著陸飛行過程 5.2 軟著陸自主導航系統(tǒng) 5.2.1 系統(tǒng)組成和工作流程 5.2.2 慣性測量單元 5.2.3 測距測速敏感器 5.2.4 成像敏感器 5.3 軟著陸導航測量信息的處理方法 5.3.1 距離和速度信息處理方法 5.3.2 圖像處理方法 5.3.3 三維地形圖像處理方法 5.4 月球探測器軟著陸的自主導航方法 5.4.1 導航坐標系 5.4.2 月球探測器軟著陸動力學模型 5.4.3 利用慣性測量單元的自主導航方法 5.4.4 基于慣性測量單元配以測距測速修正的自主導航方法 5.4.5 基于慣性測量單元配以圖像信息修正的自主導航方法 5.4.6 基于三維地形圖像的自主障礙識別和安全著陸區(qū)選取方法 參考文獻第6章 深空探測巡視器自主導航技術 6.1 深空探測巡視器自主導航過程 6.1.1 深空探測巡視器自主導航功能 6.1.2 深空探測巡視器自主導航特點 6.2 深空探測巡視器自主導航系統(tǒng) 6.2.1 系統(tǒng)組成和工作流程 6.2.2 天體敏感器 6.2.3 慣性敏感器 6.2.4 視覺敏感器 6.2.5 運動傳感器 6.3 深空探測巡視器測量信息的獲取與處理 6.3.1 天體測量信息 6.3.2 慣性測量信息 6.3.3 環(huán)境信息 6.4 月球巡視器自主導航定位方法 6.4.1 天文導航 6.4.2 航位推算導航 6.4.3 天文／航位推算組合導航 6.4.4 視覺測距導航 6.5 深空探測巡視器路徑規(guī)劃方法 6.5.1 雙目立體視覺導航規(guī)劃 6.5.2 結構光視覺導航規(guī)劃 參考文獻第7章 //空間交會對接的自主導航技術 7.1 空間交會對接過程 7.1.1 空間交會對接的飛行過程 7.1.2 阿波羅號飛船月球軌道交會對接的飛行程序 7.1.3 月球軌道交會對接的特點 7.2 空間交會對接自主導航系統(tǒng) 7.2.1 系統(tǒng)組成和工作流程 7.2.2 微波雷達 7.2.3 激光雷達 7.2.4 光學成像敏感器 7.3 空間交會對接導航測量信息的獲取與處理 7.3.1 微波雷達的信息處理方法 7.3.2 激光雷達的信息處理方法 7.3.3 光學成像敏感器的信息處理方法 7.4 月球軌道交會對接的自主導航方法 7.4.1 月球軌道交會對接飛行過程方案 7.4.2 月面起飛段的自主導航方法 7.4.3 近距離導引段的自主導航方法 7.4.4 平移靠攏段的自主導航方法 參考文獻第8章 深空探測器自主導航技術展望 8.1 深空探測器自主導航的關鍵技術 8.1.1 自主導航方案設計 8.1.2 自主導航敏感器 8.1.3 自主導航核心算法 8.2 深空探測器自主導航技術發(fā)展趨勢 8.2.1 提高自主導航方案的通用性 8.2.2 組合導航是必然方向 8.2.3 導航敏感器的微小型化和復用技術 8.2.4 自主故障診斷和容錯技術 參考文獻附錄 附錄A 常用的單位名稱、單位符號及換算關系 附錄B 太陽、月球及八大行星常用的天文常數(shù) 附錄C 深空探測大事記 附錄D 全書縮略語和專有名詞對照表