空間目標(biāo)相對導(dǎo)航與濾波技術(shù)

定　價(jià)：￥68.00

作　者：	翟光著
出版社：	北京理工大學(xué)出版社
叢編項(xiàng)：
標(biāo)　簽：	暫缺

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ISBN：	9787568281348	出版時(shí)間：	2020-05-01	包裝：	平裝
開本：	16開	頁數(shù)：		字?jǐn)?shù)：

內(nèi)容簡介

　　空間目標(biāo)相對導(dǎo)航與濾波技術(shù)涉及到相對軌道動(dòng)力學(xué)、測量敏感器、導(dǎo)航濾波等關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)空間目標(biāo)和測量任務(wù)的不同，相對測量與導(dǎo)航任務(wù)所采用的敏感器、導(dǎo)航濾波算法等也不盡相同。航天器的相對動(dòng)力學(xué)模型可以通過軌道動(dòng)力學(xué)作差、一系列的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，最終得到追蹤航天器軌道坐標(biāo)系下的相對軌道動(dòng)力學(xué)模型。航天器的相對運(yùn)動(dòng)會(huì)受到各種不確定性因素的影響，通常將不確定性因素視為噪聲，并引入到動(dòng)力學(xué)模型和測量模型中。此時(shí)有必要引入濾波器，從而提高狀態(tài)估計(jì)的精度。此外，本書對遠(yuǎn)程目標(biāo)天基光學(xué)探測、軌道非合作機(jī)動(dòng)目標(biāo)追蹤觀測及補(bǔ)償濾波、空間目標(biāo)協(xié)同觀測及相對導(dǎo)航和空間目標(biāo)相對狀態(tài)的約束濾波估計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。本書適合于相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域的研究人員、研究生等。

作者簡介

　　翟光，男，1979年生，2010年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，獲博士學(xué)位，現(xiàn)為北京理工大學(xué)宇航學(xué)院副教授，博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域?yàn)楹教炱鲃?dòng)力學(xué)與控制。近年來，圍繞著星座及編隊(duì)動(dòng)力學(xué)與控制問題，承擔(dān)國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、軍口863項(xiàng)目、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金、航天創(chuàng)新基金等20余項(xiàng)2013年獲“北京市青年英才計(jì)劃”支持；迄今以第一兼通訊作者在Journal of Guidance， Control and Dynamics， IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems、Acta Astronautica、《宇航學(xué)報(bào)》等高水平期刊發(fā)表學(xué)術(shù)SCI、EI檢索論文30余篇。

圖書目錄

第１章緒論 ……………………………………………………………………… 001
１? １空間相對導(dǎo)航基本概念 ……………………………………………… 003
１? ２空間相對導(dǎo)航系統(tǒng)的組成 …………………………………………… 004
１? ２? １系統(tǒng)構(gòu)架……………………………………………………… 004
１? ２? ２相對測量敏感器及其特點(diǎn) ………………………………… 005
１? ３測量數(shù)據(jù)的處理 ……………………………………………………… 007
１? ３? １圖像的預(yù)處理及解算 ……………………………………… 007
１? ３? ２數(shù)據(jù)的壓縮…………………………………………………… 008
１? ３? ３數(shù)據(jù)的平滑…………………………………………………… 008
１? ４相對導(dǎo)航濾波與估計(jì) ………………………………………………… 009
１? ４? １線性濾波估計(jì)方法 ………………………………………… 009
１? ４? ２非線性濾波估計(jì)方法 ……………………………………… 010
１? ４? ３穩(wěn)健性濾波估計(jì)方法 ……………………………………… 011
１? ５空間目標(biāo)的分類 ……………………………………………………… 012
１? ５? １合作目標(biāo)……………………………………………………… 012
１? ５? ２合作目標(biāo)測量模式 ………………………………………… 013
１? ５? ３非合作目標(biāo)…………………………………………………… 014
１? ５? ４非合作目標(biāo)測量模式 ……………………………………… 014
１? ６空間相對導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域 ………………………………………… 015
１? ６? １空間交會(huì)對接 ……………………………………………… 015
１? ６? ２編隊(duì)飛行……………………………………………………… 018
１? ６? ３在軌操作……………………………………………………… 021
１? ６? ４空間目標(biāo)監(jiān)測 ……………………………………………… 025
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 028
第２章空間目標(biāo)相對動(dòng)力學(xué)分析 …………………………………………… 031
２? １坐標(biāo)系定義 …………………………………………………………… 033
２? １? １常用坐標(biāo)系…………………………………………………… 033
２? １? ２坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換…………………………………………………… 034
２? ２航天器軌道攝動(dòng)模型 ………………………………………………… 035
２? ２? １軌道要素的攝動(dòng)方程 ……………………………………… 035
２? ２? ２軌道攝動(dòng)因素分析 ………………………………………… 037
２? ３目標(biāo)探測中的變軌機(jī)動(dòng) ……………………………………………… 039
２? ３? １單脈沖變軌交會(huì) …………………………………………… 039
２? ３? ２圓軌道雙脈沖霍曼變軌交會(huì) ……………………………… 041
２? ４目標(biāo)相對軌道動(dòng)力學(xué) ………………………………………………… 042
２? ４? １向量導(dǎo)數(shù)法則 ……………………………………………… 042
２? ４? ２代數(shù)法相對運(yùn)動(dòng)模型 ……………………………………… 043
２? ４? ３線性化相對動(dòng)力學(xué) ………………………………………… 044
２? ４? ４Ｃ－Ｗ方程 …………………………………………………… 045
２? ４? ５Ｔ－Ｈ方程 …………………………………………………… 046
２? ５目標(biāo)相對運(yùn)動(dòng)特性分析 ……………………………………………… 050
２? ５? １目標(biāo)相對運(yùn)動(dòng)周期條件 …………………………………… 050
２? ５? ２近圓軌道目標(biāo)相對運(yùn)動(dòng) …………………………………… 051
２? ５? ３橢圓軌道目標(biāo)相對運(yùn)動(dòng) …………………………………… 051
２? ５? ４仿真分析……………………………………………………… 052
２? ６橢圓軌道目標(biāo)周期相對運(yùn)動(dòng) ………………………………………… 054
２? ６? １目標(biāo)軌跡徑向－法向投影 ………………………………… 056
２? ６? ２目標(biāo)軌跡徑向－橫向投影 ………………………………… 057
２? ６? ３目標(biāo)軌跡橫向－法向投影 ………………………………… 058
２? ６? ４仿真算例……………………………………………………… 060
２? ７目標(biāo)周期相對運(yùn)動(dòng)特性 ……………………………………………… 062
２? ７? １目標(biāo)軌跡曲線的維數(shù) ……………………………………… 063
２? ７? ２空間自相交軌跡 …………………………………………… 064
２? ８目標(biāo)觀測軌跡的設(shè)計(jì) ………………………………………………… 065
２? ８? １跟飛觀測軌跡 ……………………………………………… 067
２? ８? ２水平面直線觀測軌跡 ……………………………………… 067
２? ８? ３軌道面圓觀測軌跡 ………………………………………… 069
２? ８? ４水平面橢圓觀測軌跡 ……………………………………… 070
２? ８? ５軌道面繞飛觀測軌跡 ……………………………………… 071
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 073
第３章相對導(dǎo)航濾波及性能分析 …………………………………………… 077
３? １濾波問題描述 ………………………………………………………… 079
３? ２貝葉斯估計(jì)理論 ……………………………………………………… 080
３? ２? １時(shí)間更新……………………………………………………… 080
３? ２? ２量測更新……………………………………………………… 080
３? ３高斯濾波器 …………………………………………………………… 082
３? ３? １高斯濾波器框架 …………………………………………… 082
３? ３? ２標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波 …………………………………………… 082
３? ３? ３擴(kuò)展卡爾曼濾波 …………………………………………… 085
３? ３? ４無跡卡爾曼濾波 …………………………………………… 088
３? ４粒子濾波 ……………………………………………………………… 092
３? ４? １蒙特卡羅方法 ……………………………………………… 093
３? ４? ２重要性采樣…………………………………………………… 093
３? ４? ３重采樣步驟…………………………………………………… 094
３? ４? ４重要性密度的選擇 ………………………………………… 095
３? ４? ５粒子濾波的基本框架 ……………………………………… 095
３? ５粒子濾波的改進(jìn) ……………………………………………………… 096
３? ５? １馬爾可夫蒙特卡羅移動(dòng)步驟 ……………………………… 096
３? ５? ２輔助變量粒子濾波 ………………………………………… 097
３? ５? ３高斯粒子濾波和無跡高斯粒子濾波 ……………………… 098
３? ５? ４濾波性能對比分析 ………………………………………… 099
３? ６空間相對導(dǎo)航算例仿真 ……………………………………………… 102
３? ６? １高斯噪聲算例仿真與分析 ………………………………… 103
３? ６? ２ｇａｍｍａ噪聲算例仿真與分析 ……………………………… 108
３? ６? ３閃爍噪聲算例仿真與分析 ………………………………… 110
３? ６? ４濾波算法的比較與分析 …………………………………… 114
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 114
第４章遠(yuǎn)程目標(biāo)的天基光學(xué)探測 …………………………………………… 117
４? １空間相機(jī)成像的數(shù)學(xué)模型 …………………………………………… 119
４? ２目標(biāo)成像模型 ………………………………………………………… 120
４? ２? １目標(biāo)亮度模型 ……………………………………………… 120
４? ２? ２目標(biāo)拖尾特征 ……………………………………………… 121
４? ２? ３目標(biāo)點(diǎn)特征的擴(kuò)散 ………………………………………… 123
４? ２? ４成像噪聲模型 ……………………………………………… 123
４? ３圖像預(yù)處理 …………………………………………………………… 124
４? ３? １高斯平滑濾波 ……………………………………………… 125
４? ３? ２中值濾波……………………………………………………… 126
４? ３? ３去除恒星背景 ……………………………………………… 127
４? ４目標(biāo)特征提取 ………………………………………………………… 128
４? ４? １邊緣檢測……………………………………………………… 129
４? ２? ２Ｈｏｕｇｈ變換檢測拖尾目標(biāo) ………………………………… 130
４? ５基于二階中心矩的特征提取 ………………………………………… 132
４? ５? １邊緣二階中心矩 …………………………………………… 133
４? ５? ２基于連通域的二階中心矩描述 …………………………… 134
４? ５? ３幀間匹配……………………………………………………… 136
４? ６ＲＯＩ預(yù)測提速 ………………………………………………………… 138
４? ６? １ＲＯＩ區(qū)域預(yù)測方法 ………………………………………… 138
４? ６? ２ＲＯＩ提速方法驗(yàn)證 ………………………………………… 140
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 144
第５章軌道非合作機(jī)動(dòng)目標(biāo)追蹤 …………………………………………… 147
５? １未知機(jī)動(dòng)及其影響分析 ……………………………………………… 149
５? １? １非合作機(jī)動(dòng)目標(biāo)的數(shù)學(xué)模型 ……………………………… 149
５? １? ２未知機(jī)動(dòng)的影響分析 ……………………………………… 150
５? ２穩(wěn)健性相對導(dǎo)航濾波 ………………………………………………… 151
５? ２? １衰減記憶濾波 ……………………………………………… 151
５? ２? ２擴(kuò)維卡爾曼濾波算法 ……………………………………… 153
５? ２? ３卡爾曼濾波算法的仿真對比分析 ………………………… 153
５? ３非合作機(jī)動(dòng)目標(biāo)的變結(jié)構(gòu)濾波 ……………………………………… 162
５? ３? １機(jī)動(dòng)檢測器的設(shè)計(jì) ………………………………………… 162
５? ３? ２擴(kuò)維參數(shù)自適應(yīng)卡爾曼濾波跟蹤算法流程 ……………… 163
５? ３? ３仿真分析……………………………………………………… 163
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 168
第６章機(jī)動(dòng)觀測及補(bǔ)償濾波…………………………………………………… 171
６? １擾動(dòng)觀測器 …………………………………………………………… 173
６? ２擾動(dòng)觀測器的誤差分析 ……………………………………………… 175
６? ３基于擾動(dòng)觀測器的補(bǔ)償卡爾曼濾波算法 ………………………… 179
６? ３? １補(bǔ)償濾波算法誤差的有界性分析 ………………………… 180
６? ３? ２濾波參數(shù)對跟蹤精度的影響 ……………………………… 184
６? ３? ３補(bǔ)償濾波器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) …………………………………… 185
６? ３? ４結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的量測數(shù)據(jù)壓縮技術(shù) ………………………… 185
６? ４仿真分析 ……………………………………………………………… 187
６? ４? １補(bǔ)償觀測器的跟蹤精度分析 ……………………………… 187
６? ４? ２引入結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精度敏感性分析 ………………………… 192
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 193
第７章空間目標(biāo)協(xié)同觀測及相對導(dǎo)航 ……………………………………… 197
７? １協(xié)同觀測及導(dǎo)航任務(wù)描述 …………………………………………… 199
７? ２協(xié)同導(dǎo)航的數(shù)學(xué)模型 ………………………………………………… 200
７? ２? １動(dòng)力學(xué)模型…………………………………………………… 200
７? ２? ２協(xié)同測量模型 ……………………………………………… 201
７? ３集中式濾波與定位 …………………………………………………… 202
７? ３? １合作目標(biāo)的集中式濾波定位 ……………………………… 202
７? ３? ２非合作目標(biāo)的集中式濾波 ………………………………… 204
７? ４分布式協(xié)同濾波 ……………………………………………………… 205
７? ４? １合作分布式協(xié)同濾波 ……………………………………… 205
７? ４? ２合作分布式協(xié)同濾波性能分析 …………………………… 206
７? ４? ３非合作分布式協(xié)同濾波 …………………………………… 207
７? ４? ４非合作分布式協(xié)同濾波性能分析 ………………………… 208
７? ５協(xié)同濾波仿真分析 …………………………………………………… 211
７? ５? １非合作分布式協(xié)同濾波 …………………………………… 211
７? ５? ２非合作分布式協(xié)同濾波 …………………………………… 213
７? ５? ３實(shí)時(shí)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果 …………………………………………235
參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………………… 239