基于测速测角敏感器的火星探测器自主导航方法研究

提出了一种基于天体光谱红移测速和利用星光敏感器测角的测速测角组合导航新方法。该方法与现在的深空探测器导航方法相比，优势明显：一是无需太复杂的轨道动力学模型，简单易行。二是不需要依赖地面的无线电信息，无时延。最重要的是消除了测角导航方法引入的微分误差和测速导航方法引入的积分误差，可以实现精确天文自主导航，满足深空导航连续自主、实时高精度的基础要求。针对该导航方法，首先完成了轨道动力学模型和量测模型的建立工作，然后根据模型的非线性特点，分别采用扩展卡尔曼滤波算法完成了对该组合自主导航方法的研究。最后，对该方法进行仿真验证，通过对仿真结果的分析可以发现，测速测角组合自主导航方法满足巡航段的导航精度指标要求。     

SO(3)上航天器自适应反步姿态跟踪控制

针对刚体航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种自适应反步控制方法。首先,考虑模型不确定性和外部干扰影响,通过引入一个非负定的势函数来描述姿态跟踪误差,在特殊正交李群SO(3)上建立描述航天器姿态运动的相对动力学方程,所建立的动力学模型有效地避免了用修正罗德里格参数或四元数描述航天器姿态时引起的奇异和退绕等问题;其次,设计的自适应反步控制器可保证闭环控制系统最终一致有界收敛,并用李亚普诺夫理论严格证明了闭环系统的稳定性;此外,设计的自适应控制律可以有效地处理系统总干扰;最后,针对航天器姿态跟踪控制场景进行数值仿真分析。结果表明:与传统PD控制器相比,所设计的控制器可以有效地提高控制性能。