基于光学成像测量的深空探测自主控制原理与技术

第1章 绪论
1.1 制导、导航与控制
1.1.1 基本概念
1.1.2 自主控制技术
1.2 深空探测自主控制的典型任务
1.2.1 月球探测自主控制技术
1.2.2 行星探测自主控制技术
1.2.3 小行星及彗星探测自主控制技术
1.3 本书的主要内容
参考文献
第2章 光学成像自主导航与控制基本原理
2.1 参考坐标系及坐标变换
2.1.1 参考坐标系的定义
2.1.2 坐标系之间的变换
2.2 时间系统
2.2.1 时间系统的定义
2.2.2 儒略日的定义及转换
2.3 导航天体星历
2.3.1 高精度天体星历计算
2.3.2 简单天体星历计算
2.4 航天器轨道动力学模型
2.4.1 轨道摄动模型
2.4.2 轨道动力学方程
2.4.3 深空探测器轨道动力学模型
2.5 光学成像自主导航
2.5.1 基本原理
2.5.2 导航天体的选取与规划
2.5.3 导航天体图像的处理方法
2.5.4 观测方程和状态方程的建立
2.5.5 导航滤波算法的选择
2.6 自主轨道控制方法
2.6.1 基于B平面参数的自主中途修正方法
2.6.2 接近目标天体的自主轨道规划方法
2.7 小结
参考文献
第3章 导航天体选取与规划方法
3.1 导航天体类型及其特点
3.1.1 行星轨道与光学特性
3.1.2 行星卫星轨道与光学特性
3.1.3 小行星轨道与光学特性
3.2 导航天体选取标准
3.2.1 太阳相角标准
3.2.2 视星等标准
3.2.3 视运动标准
3.2.4 三星概率标准
3.2.5 深空探测器与天体距离标准
3.3 导航天体最优组合选取方法
3.3.1 精度衰减因子
3.3.2 基于PDOP的导航天体最优组合选取方法
3.4 导航天体观测序列规划方法
3.4.1 导航天体观测序列优化标准
3.4.2 基于遗传算法的导航天体观测序列规划方法
3.4.3 基于蚁群优化算法的导航天体观测序列规划
方法
3.5 小结
参考文献
第4章 导航天体光学图像处理方法
4.1 光学测量原理
4.1.1 光学成像模型
4.1.2 平移及旋转变换
4.2 星点和星迹图像处理
4.2.1 星点光学成像特点
4.2.2 星点图像的处理方法
4.2.3 星迹图像的处理方法
4.3 规则天体图像处理
4.3.1 规则天体光学成像特点
4.3.2 规则面目标图像处理算法的基本原理
4.3.3 图像算法的处理过程
4.3.4 仿真实例
4.4 不规则天体图像处理
4.4.1 不规则天体光学成像特点
4.4.2 目标分割方法
4.4.3 中心提取方法
4.4.4 仿真实例
4.5 小结
参考文献
第5章 自主导航系统可观性分析方法
5.1 线性系统的可观性
5.1.1 线性定常系统的可观性
5.1.2 线性时变系统的可观性
5.2 非线性系统的可观性
5.2.1 非线性系统可观性定义及判据
5.2.2 基于奇异值分解的可观性分析
5.3 自主导航系统的可观度
5.3.1 自主导航系统可观度分析
5.3.2 状态可观度分析
5.4 小结
参考文献
第6章 自主导航滤波与信息融合方法
6.1 基于确定性模型的滤波算法
6.1.1 最小二乘算法
6.1.2 卡尔曼滤波算法
6.1.3 扩展卡尔曼滤波算法
6.2 基于不确定模型的滤波方法
6.2.1 鲁棒滤波问题描述
6.2.2 鲁棒滤波算法设计
6.2.3 改进的鲁棒滤波性能分析
6.2.4 基于无模型加速度估计的自适应导航滤波算法
6.3 基于信息融合的深空探测自主导航
6.3.1 多源测量信息融合基本概念
6.3.2 基于光学成像测量和X射线脉冲星的自主导航
6.3.3 多源信息融合的组合导航性能分析
6.4 小结
参考文献
第7章 日心转移轨道段的自主导航与制导
7.1 日心转移轨道段自主导航与制导方案
7.1.1 系统组成与功能
7.1.2 导航敏感器
7.1.3 执行机构
7.2 日心转移轨道段自主导航技术
7.2.1 导航图像处理
7.2.2 导航观测方程
7.2.3 导航状态方程
7.2.4 导航参数的滤波估计
7.3 日心转移轨道段自主制导技术
7.3.1 采用速度脉冲控制的中途轨道修正方法
7.3.2 采用小推力连续控制的中途轨道修正方法
7.4 应用实例
7.5 小结
参考文献
第8章 接近轨道段的自主导航与轨道
控制
8.1 接近轨道段自主导航与轨道控制方案
8.1.1 系统组成与功能
8.1.2 导航敏感器
8.1.3 执行机构
8.2 接近轨道段自主导航技术
8.2.1 接近大天体
8.2.2 接近小天体
8.3 接近轨道段自主轨道控制技术
8.3.1 基于B平面的制导方法
8.3.2 自主轨道规划
8.4 应用实例
8.4.1 接近大天体过程的自主导航与轨道控制
8.4.2 接近小天体过程的自主导航与轨道控制
8.5 小结
参考文献
第9章 环绕轨道段的自主导航与轨道控制
9.1 环绕轨道段自主导航与轨道控制方案
9.1.1 系统组成与功能
9.1.2 导航敏感器
9.1.3 执行机构
9.2 环绕轨道段自主导航技术
9.2.1 环绕大天体自主导航
9.2.2 环绕小天体自主导航
9.3 环绕轨道段自主轨道控制技术
9.3.1 环绕轨道段轨道控制数学模型
9.3.2 半长轴和偏心率联合控制
9.3.3 轨道倾角控制
9.3.4 近天体点高度控制
9.4 应用实例
9.4.1 环绕火星探测任务的应用
9.4.2 环绕爱神小行星探测任务的应用
9.5 小结
参考文献
第10章 撞击轨道段的自主导航与制导
10.1 撞击轨道段自主导航与制导方案
10.1.1 系统组成与功能
10.1.2 导航敏感器
10.1.3 执行机构
10.2 撞击轨道段自主导航技术
10.2.1 自主导航图像处理
10.2.2 自主轨道确定
10.3 轨道机动
10.3.1 比例导引
10.3.2 预测制导
10.4 观测序列规划
10.4.1 撞击时间的计算
10.4.2 拍照终止时间计算
10.4 3序列规划
10.5 应用实例
10.6 小结
参考文献
第11章 基于光学成像测量的自主导航地面试验
11.1 基于光学成像测量的数学仿真验证技术
11.1.1 静态星点成像仿真
11.1.2 动态星迹成像仿真
11.1.3 面目标成像仿真
11.1.4 仿真实例
11.2 转移轨道段自主导航半物理仿真试验
11.2.1 试验方案
11.2.2 试验系统组成
11.2.3 试验系统数据接口与信息流程
11.2.4 试验实例
11.2.5 外场观星试验
11.3 环绕轨道段自主导航半物理仿真试验
11.3.1 试验方案
11.3.2 试验系统组成
11.3.3 试验实例
11.4 小结
参考文献
第12章 深空探测自主控制发展展望
参考文献
全书缩略语和专有名词对照表