免费论文：火星探测器巡航段导航方法研究

火星探测的导航可以分为近地轨道段导航、近火轨道段导航和行星际巡航段导航三部分，其中巡航段上的导航是整个导航过程中的关键。深空网测控导航虽然是当前唯一成熟的行星际导航方法，但其各种不足难以满足未来火星探测的需要。本文以火星探路者飞行任务为背景深入研究火星探测巡航段上的自主导航方法。首先，讨论火星探测的轨道特征和轨道动力学模型。在行星际巡航段上太阳是中心引力体，各大行星是主要的引力摄动因素，通常比太阳的引力效应低4-8个量级。此外，太阳辐射压力也是一个重要的摄动因素。其次，考虑到太阳、地球、火星和遥远恒星相对于航天器的方向矢量之间的夹角可以提供航天器的位置信息，本文研究了利用UKF滤波器融合轨道动力学模型和天体方向矢量夹角信息的天文导航方法。计算机仿真表明该方法的性能水平远低于深空网测控方法，不满足高精度的导航要求。然后，鉴于脉冲星稳定的X射线脉冲信号具有与GPS载波信号类似的导航潜力，本文重点研究了基于X射线脉冲星的自主导航方法，创造性地提出了脉冲整周期模糊数的新解法。研究表明该方法具有良好的自主性和实时性，其在巡航段上的定位精度可达到1km，测速精度0.5m/s。文章最后对全文进行了总结，认为以X射线脉冲星导航为主，融合深空网测控、天文导航、惯性导航等多种导航技术的自主实时组合导航系统将是未来包括火星探测在内的深空探测导航系统的发展方向。

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