一、Design of MGA trajectories for main belt asteroid（论文文献综述）
余后满,张熇,黄晓峰,孟林智,曾福明,王向晖[1]（2021）在《我国小天体探测任务设想》文中提出小天体是太阳系重要的组成部分。研究普遍认为,小天体保留了早期太阳系起源、形成与演化时的重要信息,可能蕴含着地球生命起源的重要线索,是研究太阳系起源的"活化石"。开展小天体探测在揭示生命起源、推动技术进步、开发天然资源、保护地球安全等方面意义重大,影响深远。小天体探测任务是我国行星探测重大工程规划的又一个标志性项目,将通过一次任务,实现对近地小行星的近距探测、采样返回以及对主带彗星的探测,有望突破多项关键技术,获取原创性科学成果,进一步提升我国的深空探测技术能力,力争在小天体探测技术领域进入国际先进行列。
朱圣英,修义,刘东宸,张宁,徐瑞[2]（2022）在《双体小行星探测协同光学导航方法研究》文中研究指明双体小行星探测已成为当前深空探测的重要领域,提高双体小行星探测器的导航精度是该领域的研究重点之一.本文以球体-椭球体的双体小行星模型为背景,设计了一种基于双探测器对双体小行星光学观测信息和星间测量信息的自主协同导航方案.考虑到从星相对于主星的位置不确知会影响探测器的导航精度,本文设计了对从星状态进行扩展估计的导航滤波器.特别地,通过分析导航系统的可观测度和轨迹约束,本文重点研究了导航观测几何构型并优化导航信息,实现探测器和双体小行星的最优构型配置,从而使探测器沿优化轨迹飞行时导航性能最优,最后通过仿真分析并验证探测器沿优化轨迹飞行时的导航性能.以上研究方法和仿真结果可为我国未来小行星探测提供参考和支持.
王艺睿,李明涛,周炳红[3]（2021）在《基于偏转距离近似模型的动能撞击小行星防御任务脉冲轨道优化研究》文中研究表明小行星撞击对地球上的生命存在重大潜在威胁,动能撞击是目前最易实现且成熟度最高的防御方案.动能撞击任务的一种轨道优化指标为最大化偏转距离（即小行星被偏转前后近地距的改变量）,若用数值积分的方法精确计算偏转距离,会导致优化效率较低.在动能撞击任务的设计初期,可以对动力学模型及偏转距离的计算方法进行简化,以提升优化效率.本文首先将高精度模型简化为二体模型,分析了两种经典偏转距离解析模型的适用条件,同时提出一种基于近地点时刻预估的偏转距离近似模型;考虑运载约束,将化学推进变轨简化为脉冲推力变轨,建立了直接转移（两脉冲及三脉冲）和行星借力飞行转移（单次及两次借力）的动能撞击轨道优化模型,利用遗传算法求解了优化问题.以偏转小行星Apophis为例,相比于解析模型,验证了本文提出的近似模型可以同时提升最优性、降低求解复杂性.优化结果表明,三脉冲直接转移方案与两脉冲直接转移方案的最优偏转效果基本一致,借力飞行转移方案相比于直接转移方案对偏转距离的提升效果并不明显.在动能撞击任务的前期设计中,可以基于二体模型进行防御效果的快速评估,虽然对计算偏转距离存在一定误差,但对防御窗口的优化结果影响不大.进一步,数值求解偏转距离时,可通过引入主要引力摄动项（金星、地球、木星）修正二体模型,使其与高精度模型之间的求解误差在1%以下.
李海涛,刘建军,陈少伍,樊敏,严韦[4]（2021）在《构建我国近地小行星探测雷达系统的需求与技术途径探讨》文中认为近地小行星既是人类科学探测的重要目标,也是对人类地球家园构成重要威胁的灾害之源.利用地基雷达系统进行近地小行星探测具有独特的技术优势.随着我国科技实力的不断增强,开展近地小行星雷达探测已经成为科学探测、国家安全和国际义务等领域的关注重点.本文以此为背景,探讨了我国在科学探测、国家安全和国际义务3个领域的近地小行星雷达探测需求,分析了国际上主要的行星雷达系统技术现状和后续重点技术发展方向.结合我国深空测控网和射电天文网的技术现状及未来的发展规划,对后续我国建设地基小行星探测雷达系统的主要技术途径进行探讨,并对不同技术途径的特点进行了初步分析.
苏炳志[5]（2020）在《小行星探测视觉辅助导航系统滤波方法研究》文中研究指明小行星探测对于揭示太阳系起源和监测对地球潜在威胁的小天体具有重要意义,成为21世纪深空探测领域的重点发展方向。精确自主导航是未来小行星探测器在绕飞和变轨等接近段中顺利开展任务必不可少的技术。基于惯性测量单元和导航相机的视觉辅助导航具有精度高和自主性强的优点,在小行星探测中有广泛应用前景。对于具有强非线性的视觉辅助导航系统而言,其导航精度很大程度上取决于用于融合视觉和惯性导航测量数据的非线性滤波算法。本文以小行星绕飞探测为背景,对视觉辅助导航系统的滤波方法进行深入研究,主要内容包括:给出了惯性导航系统与视觉导航系统的量测模型和基于位置几何精度因子的视觉导航陆标点选取法,建立了视觉辅助导航系统的状态传递方程和量测方程。使用扩展卡尔曼滤波实现视觉量测信息对惯性导航误差的修正,估计出探测器相对于小行星的位置、速度和姿态。开展数学仿真验证了视觉辅助导航模型和视觉导航陆标点选取法的正确性和有效性。为了提高导航滤波器的估计精度和收敛速度,引入了确定性采样非线性高斯滤波来处理非线性系统状态估计问题。根据Genz积分法和矩匹配推导了基于五阶球面-径向容积准则的高阶容积卡尔曼滤波（HCKF）,采用多变量函数泰勒级数展开和计算复杂度在估计精度和计算量两方面综合评估了HCKF、容积卡尔曼滤波（CKF）和高斯厄米特积分滤波（GHQF）三种非线性滤波算法的性能,理论分析表明HCKF的估计精度与GHQF相当并高于CKF,同时计算量远小于GHQF。设计了基于高阶容积卡尔曼滤波的视觉辅助导航滤波器。通过仿真,证实了HCKF是一种兼具估计精度和计算效率优势的非线性高斯滤波算法。受不同光照条件等因素的影响,导航相机量测噪声往往呈协方差未知受污高斯分布。针对量测噪声协方差未知的情况,在共轭指数域中,分别用Gaussian分布和Inverse Wishart分布对系统状态和量测噪声协方差进行建模,采用变分贝叶斯理论实现对系统状态和噪声协方差的递推估计。为了抑制非高斯噪声对系统状态和量测噪声协方差估计的影响,对Huber提出的广义极大似然估计技术进行研究,利用Huber技术对非线性高斯滤波的更新过程进行修正,推导了变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波（VBAHCHF）。设计了基于VBAHCHF的视觉辅助导航滤波器,最后通过数学仿真验证了协方差未知受污高斯噪声情况下VBAHCHF在自适应性、鲁棒性和估计精度上的优越性。另一方面,由于导航系统与星载计算机之间的串口转换等因素,传输到数据融合中心的视觉量测数据可能会随机延迟多个采样周期。为解决这种情况下的估计问题,利用多个伯努利随机变量构建实际接收量测和理想量测之间的关系,建立了多步随机时延非线性系统。通过边缘化延迟变量以从带有随机时延的量测中提取准确的信息来计算滤波器的似然函数,推导了多步随机时延高阶容积卡尔曼滤波（MRD-HCKF）。将基于变分贝叶斯理论的量测噪声协方差在线估计和基于Huber技术的鲁棒估计嵌入到MRD-HCKF中,提出了一种多步随机时延变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波（MRD-VBAHCHF）。最后,设计了基于MRD-VBAHCHF的视觉辅助导航滤波器,并通过数学仿真验证了在系统量测带有多步随机时延和量测噪声呈协方差未知受污高斯分布情况下MRD-VBAHCHF的性能优于HCKF、MRD-HCKF和VBAHCHF。
王伟[6]（2020）在《小行星探测轨道设计优化与自主导航算法研究》文中研究指明小行星探测聚焦宇宙生命起源等重大科学问题,一直是深空探测的重点和热点。开展小行星探测,对于探索生命起源、研究太阳系起源和演化、保护地球安全具有重要意义。小行星数量众多,具有弱引力、形状不规则、动力学环境复杂等特征,给小行星探测器的轨道设计优化与自主导航系统设计带来了新的技术挑战。本文以我国未来的小行星探测任务为背景,针对双小行星探测中的特殊问题,开展小推力轨道优化与自主导航关键技术研究。根据动力学特征的不同将小行星探测过程划分为巡航段和环绕段,并分别针对这两个过程的轨道设计优化以及由此引起的自主导航方面的问题进行深入研究,主要研究工作包括:定义小行星探测任务中常用的坐标系,建立巡航段轨道动力学模型,在二体动力学模型的基础上,建立瞬时引力辅助模型、变模式电推进推力模型,并进行归一化处理;建立双小行星捕获段、环绕段的三体动力学模型,推导并分析其主要动力学特征,为后续章节的研究提供理论支撑。针对多天体借力的小推力转移轨道设计与优化问题,提出一种串联式组合优化策略。首先基于改进的能量状态图搜索可能的借力序列,然后利用粒子群算法得到全局最优的脉冲转移轨道,最后以脉冲转移轨道为初值,通过直接法求解小推力转移轨道优化问题。仿真分析表明,所提的优化策略能够充分发挥粒子群算法的全局最优性和直接法对初值不敏感的特性,得到满足工程约束的小行星探测转移轨道,为求解多天体借力小推力转移轨道设计与优化问题提供了一种有效的方法和途径。针对巡航段采用小推力变轨带来的推力模型不确定性等问题,提出了改进的自适应交互式多模型无迹卡尔曼滤波算法,克服了模型集合先验信息不准确对导航精度的影响,以较少的模型个数实现对导航系统状态的覆盖,克服了模型集合先验信息不准确对导航精度的影响,数值仿真表明,位置估计精度和速度估计精度有明显提升,组合导航系统的鲁棒性和抗干扰能力大幅提高。针对双小行星系统探测捕获过程的轨道设计与优化问题,提出了一种利用双小行星系统特殊的动力学特性进行捕获轨道设计的方法,通过零速度曲线将具有正惯性能的日心轨道和具有负惯性能的环绕轨道连接,通过打靶零速度曲线来提高惯性能的变化量,然后在远拱点施加一个小的速度增量使探测器进入一个有界的环绕轨道,并通过引入旋转质量偶极子模型将提出的捕获策略扩展应用于狭长型小行星。针对双小行星探测环绕段相对自主导航问题,利用双小行星自转角速度参数建立双小行星动力学递推模型,提出了不依赖测距信息的环绕段相对自主导航方法,采用双小行星的视线角作为导航量测量,克服视线矢量信息受探测器姿态指向精度影响的问题,通过测角测速组合导航解决观测盲区的导航滤波发散问题;提出了一种通过迭代判断实现双小行星动力学递推初值修正方法,显着提升了双小行星动力学递推初值的估计精度。
孙楠[7]（2020）在《基于神经网络的小行星着陆轨迹在线规划方法》文中研究说明自20世纪以来小行星探测任务方兴未艾,世界各主要国家及组织均实施或规划了小行星探测任务中国国家航天局也提出了中国未来几十年的小行星探测计划。小行星探测任务已成为国际竞争的重要表现形式,可以彰显出中国自改革开放以来不断提高的国家科技实力。同时,小行星探测任务也有利于人类进一步了解太阳系的形成和演化,有利于人类进一步了解自然。本文建立了小行星引力场神经网络模型,对探测器着陆轨迹进行优化,并提出了着陆轨迹快速规划方法及自主着陆控制方法。首先,本章在多面体模型的基础上,利用BP神经网络建立了引力场神经网络模型,提高了计算效率。此外,详细介绍了探测器受扰情况下的三维动力学模型。此后,本章对直接法和间接法进行了详细的介绍,并利用伪谱-同伦混合方法解决了强非线性引力场情况下轨迹优化问题,生成了状态初值与协状态初值相对应的数据集。然后,分别利用BP神经和ELM神经网络对状态初值与协状态初值间存在的对应关系进行了拟合,并比较了两种网络计算效率和拟合精度。最后,在之前工作的基础上,提出了小行星软着陆自主控制方法。即生成对应不同着陆时间的状态&协状态拟合的神经网络,在探测器着陆过程中,每隔一段时间对探测器协状态值（控制量）进行修正,控制探测器到达目标着陆点,具有较高的自主性和着陆精度。
张佳文[8]（2020）在《太阳系边际探测任务轨道优化设计》文中认为太阳系边际探测是国际空间科学研究的前沿领域,对太阳系边际的就位探测对于日球层太阳风动力学过程、恒星系起源与演化等重大科学问题的突破具有重大意义。本文针对我国拟开展的太阳系边际探测任务所出的任务目标与任务约束,利用借力飞行（Gravity Assist,GA）、化学推进（Chemical Propulsion）技术和电推进（Electric Propulsion）技术,对太阳系边际探测任务的轨道转移方案进行了优化设计。全文的主要研究成果如下:太阳系边际探测任务计划于2049年前后飞越到距离太阳100AU的太阳系边际处;在黄道面附近,或者沿着银河系中央方位飞向日球层鼻尖方向,或者背离银河系中央方位飞向日球层尾部方向。该计划拟在飞行途中择机对至少两颗大行星、半人马座以及柯伊伯带小天体等目标进行飞越探测。针对这个复杂的多约束、多目标轨道优化设计问题,采用了以木星借力为切入点,对探测器飞越不同目标时的借力时间窗口进行分析的思路。此外,通过将轨道划分为地球至木星段与木星至太阳系边际段,对轨道进行分段优化设计,减少了每段轨道设计时的约束个数,大大降低了设计难度。最后给出满足不同任务约束的优化脉冲轨道方案。对脉冲轨道转化为小推力轨道的转化条件进行了分析。得到了脉冲轨道能否转化为小推力轨迹的经验参数。基于该经验参数,可以对脉冲轨道和小推力轨道之间的转化可行性进行快速评估,高了小推力轨道优化设计的效率。此外,通过分析,得出了初始质量在一定范围内的变化对小推力轨迹速度增量几乎无影响的结论,并基于得到的脉冲轨道的时间节点和状态,利用差分进化算法（Differential Evolution algorithm,DE）优化设计出最省燃料的小推力轨迹。推导了双曲线轨道最小交叉距离（Minimum Orbital Intersection Distance,MOID）的计算公式。针对在标称轨道附近寻找小行星飞越探测目标问题,出了基于MOID计算的小行星探测目标预筛选方法,高了小行星探测目标的搜索效率;最后,基于VEEJN序列和EJ序列小推力轨迹,完成了太阳系边际探测任务中小行星飞越探测轨道的优化设计。
石俊[9]（2020）在《基于光度学的小天体三维建模方法研究》文中研究说明开展太阳系小天体的探测活动可以帮助人类深入了解宇宙奥秘,推动航天技术向更深层次发展。由于小天体的尺寸小、微弱的引力环境以及缺乏足够的先验知识,因此探测器下降附着是非合作目标的空间交会过程。相比于月球和火星等天体,小天体探测要求更高的导航精度和更精准的测控技术,是我国由航天大国向航天强国迈进的必由之路。我国在小天体探测方面虽起步较晚,但计划开展的地球准卫星2016HO3小行星附着取样和主带彗星133P绕飞的多任务探测对解决科学与工程问题具有深远意义。在小天体附着采样过程中,在轨自主地形相对导航需要精准的三维模型支撑,因此研究一种高分辨率和高精度的三维重建方法至关重要。基于现有的小天体探测任务,本文研究了小天体探测视觉任务中各阶段使用的三维建模方法和科学载荷,提出了小天体三维建模的阶段性方法。本文主要研究内容有:（1）基于搭建的仿真环境生成了用于小天体建模和动力学参数估计的观测数据。小天体探测中,因为通讯时延和载荷设备的存储空间有限,所以需要传回尽可能有效的数据。而光学三维重建精度又取决于图像数据的质量,因此本文提出了基于观测和光照条件的观测轨道约束方法。（2）基于立体几何学的三维建模方法,实现了光度学三维建模的初始模型。光度学建模方法本质上是迭代优化的立体建模方法,因此本文实现了基于立体摄影测的三维建模方法。结果表明,基于运动推断结构的稀疏重建结果可以作为光度学建模的初始模型;基于多视图立体的稠密模型表面纹理特征丰富。为了课题后续在同一世界坐标系下比较立体几何学和光度学三维模型,本文实现了基于相机位姿的三维模型对齐的方法,并初步分析了三维建模的轨道误差。（3）研究了基于光度学的小天体三维建模方法的整体流程,实现了局部地形三维重建。针对立体几何学三维建模存在的图像信息使用不充分的问题,研究了基于光度学的三维建模方法,主要包括Landmark选取、近距离阶段基于Harris-SIFT的Landmark匹配跟踪方法、基于光度学的地形优化、基于立体几何学的相机外参数估计、高程图到三角面模型的转换以及全局模型融合的方法和实现过程。
刘靖怡[10]（2020）在《近地小行星取样返回任务转移轨道优化设计》文中研究指明小行星取样返回是深空探测的热点。轨道设计是开展深空探测任务设计的重要环节。本文研究了近地小行星取样返回任务的转移轨道优化设计问题。针对日心直接转移轨道的设计问题,利用两脉冲转移和三脉冲转移进行取样返回任务转移轨道设计。主要包括如下三个方面的研究:（1）采用经典Lambert轨道转移算法和三脉冲转移方法,对发射窗口、逃逸状态、任务时序进行数值寻优,获得往返于小行星的速度增量,形成小行星取样返回轨道转移方案;（2）针对化学推进转移轨道,设计了以探测器干重为优化指标的轨道转移方案。通过求解直接转移获得转移速度增量,结合运载火箭的发射能力,得到探测器干重并使其最大化,有效地提升了探测器干重,扩大了小行星遴选范围;（3）建立了剩余质量-转移时间的多目标优化模型和速度增量-转移时间的多目标优化模型,利用NSGA-Ⅱ算法进行求解,有效地分配了轨道转移时间与停留在小行星上的科学探测时间,为任务设计提供了更多的灵活性。针对具有一定倾角和偏心率的目标小行星,研究了采用天体借力的日心转移轨道的设计问题。建立了含有深空机动的天体借力转移的模型,对发射窗口、飞行时序进行数值寻优,获得取样返回转移轨道的速度增量,形成小行星取样返回轨道转移方案。通过建立并求解含有深空机动的日心借力飞行转移模型,有效地降低了轨道转移途中的速度增量。针对地心逃逸段轨道的设计,研究了采用月球借力逃逸转移的轨道设计方法,探讨了月球借力的作用。按照发射能量高低、月球借力次数的不同进行了如下三方面的研究:（1）针对高能发射情况,利用正向拼接、反向拼接两种方法建立了月球单次借力逃逸转移的基本模型。通过反向拼接法的应用,发现了月球借力逃逸可以有效降低发射能量,但是不会降低最优日心转移轨道的速度增量;得出了月球借力可以摆脱直接逃逸方式对于逃逸方向角的约束的结论。同时开展了高能发射情况下,以探测器干重为优化指标的月球借力逃逸转移轨道优化设计,有效提升了转移至部分小行星的最大干重;（2）针对低能发射情况,利用圆锥曲线几何性质、开普勒轨道特性,系统研究了共振型、backflip型、coplanar型月球双借力逃逸轨道的求解方法。建立了月球双借力日心化学推进转移模型和电推进转移模型,比较了低能发射两种推进模式下,不同月球双借力转移模型的效果,形成了共振比为2的月球双借力逃逸电推进轨道转移方案;（3）针对低能发射化学推进模式下,月球借力逃逸转速度增量过大的问题,建立了有脉冲辅助的月球借力发射转移模型,有效地降低了全程转移的速度增量,减少燃料消耗,从而增加航天器的干重。
二、Design of MGA trajectories for main belt asteroid（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Design of MGA trajectories for main belt asteroid（论文提纲范文）
（1）我国小天体探测任务设想（论文提纲范文）
| 1 小天体简介 |
| 2 国外小天体探测发展概述 |
| 国外小天体探测典型任务概况 |
| 国外小天体探测发展态势 |
| 3 我国小天体探测任务概述 |
| 任务目标 |
| 探测器组成 |
| 飞行过程 |
| 任务特点与难点 |
| 4 结束语 |
（4）构建我国近地小行星探测雷达系统的需求与技术途径探讨（论文提纲范文）
| 1 引言 |
| 2 近地小行星雷达探测的科学需求 |
| 3 近地小行星雷达探测的国家安全需求 |
| 4 近地小行星雷达探测的国际义务需求 |
| 5 国外近地小行星雷达探测系统现状 |
| 5.1 戈尔德斯通太阳系雷达 |
| 5.2 阿雷西博行星雷达 |
| 5.3 叶夫帕托里亚RT-70行星雷达 |
| 5.4 NASA新型阵列雷达系统 |
| 6 构建我国近地小行星探测雷达系统途径分析 |
| 6.1 我国深空测控系统现状 |
| 6.2 我国射电天文观测设备现状 |
| 6.3 单站雷达系统技术途径探讨 |
| 6.4 双(多)基地雷达系统技术途径探讨 |
| 6.5 核心关键技术 |
| 7 结束语 |
（5）小行星探测视觉辅助导航系统滤波方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 小行星探测任务综述 |
| 1.2.1 国外小行星探测任务综述 |
| 1.2.2 国内小行星探测任务综述 |
| 1.3 视觉辅助导航发展现状 |
| 1.4 滤波算法研究现状 |
| 1.4.1 非线性高斯滤波算法 |
| 1.4.2 自适应滤波算法 |
| 1.4.3 鲁棒滤波算法 |
| 1.4.4 随机时延量测非线性滤波算法 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 视觉辅助导航系统建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义及转换关系 |
| 2.2.1 坐标系定义 |
| 2.2.2 坐标系的转换关系 |
| 2.3 捷联惯性导航系统模型 |
| 2.3.1 惯性导航系统测量模型 |
| 2.3.2 捷联惯性导航系统解算模型 |
| 2.3.3 不规则小行星引力场模型 |
| 2.4 视觉导航系统模型 |
| 2.4.1 视觉导航测量模型 |
| 2.4.2 基于PDOP的视觉导航陆标点选取 |
| 2.5 视觉辅助导航模型 |
| 2.5.1 状态传递模型 |
| 2.5.2 视觉辅助导航量测模型 |
| 2.5.3 基于扩展卡尔曼滤波的视觉辅助导航状态估计 |
| 2.6 数值仿真与分析 |
| 2.6.1 仿真场景及条件 |
| 2.6.2 仿真结果与分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 高阶容积卡尔曼滤波性能评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 确定性采样非线性高斯滤波的一般形式 |
| 3.2.1 贝叶斯滤波的统一框架 |
| 3.2.2 确定性采样非线性高斯滤波 |
| 3.3 高阶容积卡尔曼滤波 |
| 3.3.1 高阶球面-径向容积准则 |
| 3.3.2 高阶容积卡尔曼滤波算法 |
| 3.4 高阶容积卡尔曼滤波性能评估 |
| 3.4.1 高阶容积卡尔曼滤波精度分析 |
| 3.4.2 高阶容积卡尔曼滤波计算量分析 |
| 3.5 基于HCKF的视觉辅助导航滤波器设计 |
| 3.6 数值仿真与分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变分贝叶斯自适应非线性高斯滤波 |
| 4.2.1 变分贝叶斯理论 |
| 4.2.2 量测噪声协方差未知下的贝叶斯滤波框架 |
| 4.2.3 变分贝叶斯自适应非线性高斯滤波算法 |
| 4.3 非线性Huber-based滤波 |
| 4.3.1 广义极大似然估计 |
| 4.3.2 非线性Huber-based滤波算法 |
| 4.4 变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波算法 |
| 4.5 基于VBAHCHF的视觉辅助导航滤波器设计 |
| 4.6 数值仿真与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 多步随机时延变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 多步随机时延系统的数学描述 |
| 5.3 多步随机时延高阶容积卡尔曼滤波 |
| 5.3.1 多步随机时延系统的贝叶斯滤波框架 |
| 5.3.2 多步随机时延非线性高斯滤波 |
| 5.3.3 多步随机时延高阶容积卡尔曼滤波算法 |
| 5.4 多步随机时延变分贝叶斯自适应高阶容积Huber-based滤波 |
| 5.5 基于MRD-VBAHCHF的视觉辅助导航滤波器设计 |
| 5.6 数值仿真与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间所发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（6）小行星探测轨道设计优化与自主导航算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 研究目的和意义 |
| 1.2 国内外研究进展及分析 |
| 1.2.1 小行星探测概况 |
| 1.2.2 小行星探测轨道设计与优化 |
| 1.2.3 小行星探测自主导航方法 |
| 1.3 双小行星探测的特点与技术挑战 |
| 1.4 论文的主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 小行星探测基本动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 坐标系定义 |
| 2.3 巡航段轨道动力学模型 |
| 2.3.1 二体动力学方程 |
| 2.3.2 引力辅助模型 |
| 2.3.3 推力模型 |
| 2.4 环绕段轨道动力学模型 |
| 2.4.1 双小行星质心惯性系下的运动方程 |
| 2.4.2 会合坐标系下的运动方程 |
| 2.4.3 圆型限制性三体问题的Jacobi积分 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 巡航段多天体借力小推力转移轨道设计与优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 串联组合式优化策略及流程 |
| 3.3 多天体借力序列搜索 |
| 3.3.1 能量状态图法 |
| 3.3.2 多次借力序列规划 |
| 3.4 基于PSO算法的脉冲转移轨道优化 |
| 3.4.1 算法简介 |
| 3.4.2 优化模型 |
| 3.4.3 优化目标与约束条件 |
| 3.4.4 求解算例 |
| 3.5 基于直接法的小推力转移轨道优化 |
| 3.5.1 算法简介 |
| 3.5.2 优化目标与约束条件 |
| 3.5.3 求解算例 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 巡航段多模型自适应滤波自主导航 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 导航量测模型 |
| 4.2.1 光学测角导航量测模型 |
| 4.2.2 光谱测速导航量测模型 |
| 4.2.3 可观性分析 |
| 4.3 多模型自适应滤波自主导航 |
| 4.3.1 子滤波器设计 |
| 4.3.2 自适应参数估计 |
| 4.4 仿真与分析 |
| 4.4.1 仿真条件及参数选取 |
| 4.4.2 仿真结果及分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 环绕段双小行星系统低能稳定捕获轨道设计与优化 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双小行星系统的动力学特征 |
| 5.3 低能量稳定捕获策略 |
| 5.4 仿真与分析 |
| 5.4.1 双小行星Antiope捕获轨道 |
| 5.4.2 狭长小行星Kleopatra捕获轨道 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 环绕段双小行星系统相对自主导航 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 双小行星动力学递推模型 |
| 6.3 导航量测模型 |
| 6.4 导航滤波器设计 |
| 6.5 仿真与分析 |
| 6.5.1 仿真条件及参数选取 |
| 6.5.2 仿真结果及分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（7）基于神经网络的小行星着陆轨迹在线规划方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题研究背景 |
| 1.1.2 课题研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 轨迹规划方法研究现状 |
| 1.2.2 神经网络算法发展研究 |
| 1.2.3 着陆制导方法研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 小行星引力场及动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 常用坐标系 |
| 2.3 小行星引力场模型 |
| 2.3.1 球谐函数模型 |
| 2.3.2 多面体模型 |
| 2.4 BP神经网络 |
| 2.4.1 前馈计算方法 |
| 2.4.2 系数反馈调整方法 |
| 2.5 引力场神经网络建模 |
| 2.5.1 引力场神经网络建模方法 |
| 2.5.2 建模精度分析 |
| 2.6 扰动力学模型 |
| 2.7 三维动力学模型 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 小行星软着陆轨迹优化方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 任务分析 |
| 3.3 伪谱法(SQP方法) |
| 3.3.1 Lagrange插值与高斯积分 |
| 3.3.2 基于gauss积分求解Lagrange插值 |
| 3.3.3 微分矩阵及KKT条件 |
| 3.3.4 伪谱法用于动态优化 |
| 3.4 间接法 |
| 3.4.1 极大值原理 |
| 3.4.2 两点边值问题 |
| 3.4.3 打靶法与牛顿迭代法 |
| 3.4.4 同伦方法 |
| 3.4.5 伪谱-同伦混合轨迹优化求解方法 |
| 3.5 轨迹优化仿真 |
| 3.6 轨迹优化簇仿真 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 小行星软着陆轨迹自主规划方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 方法设计 |
| 4.3 软着陆轨迹快速规划方法 |
| 4.3.1 ELM神经网络 |
| 4.3.2 基于BP神经网络的轨迹规划方法 |
| 4.3.3 基于ELM神经网络的轨迹规划方法 |
| 4.4 软着陆轨迹自主制导控制方法 |
| 4.4.1 受扰动下探测器轨迹着陆仿真 |
| 4.4.2 受扰动下探测器软着陆蒙特卡罗仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（8）太阳系边际探测任务轨道优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 符号说明 |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 太阳系边际探测任务概述 |
| 1.2.1 先驱者10号,11号 |
| 1.2.2 旅行者1号,2号 |
| 1.2.3 新视野号 |
| 1.2.4 遥感探测与概念研究 |
| 1.3 深空探测轨道设计方法研究概述 |
| 1.3.1 脉冲转移轨道设计及优化方法 |
| 1.3.2 借力飞行轨道设计及优化方法 |
| 1.3.3 小推力转移轨道设计及优化方法 |
| 1.3.4 小行星探测轨道设计方法 |
| 1.3.5 MOID问题求解方法 |
| 1.4 本文工作及创新点 |
| 1.4.1 本文的工作 |
| 1.4.2 本文的创新点 |
| 第2章 轨道基本理论知识 |
| 2.1 时间系统 |
| 2.1.1 原子时 |
| 2.1.2 世界时,协调世界时 |
| 2.1.3 儒略日 |
| 2.2 空间坐标系 |
| 2.2.1 常用坐标系 |
| 2.2.2 坐标旋转矩阵 |
| 2.3 二体运动轨道描述 |
| 2.3.1 椭圆型轨道近点角关系 |
| 2.3.2 双曲线型轨道近点角关系 |
| 2.4 借力飞行等效脉冲模型 |
| 2.5 圆锥曲线拼接法 |
| 第3章 太阳系边际探测任务转移方案搜索 |
| 3.1 任务约束与任务分析 |
| 3.2 针对不同任务约束的木星借力时间窗口分析 |
| 3.3 地球-木星段转移方案搜索 |
| 3.3.1 动力学模型 |
| 3.3.2 优化方法 |
| 3.3.3 转移方案搜索结果 |
| 3.4 木星至太阳系边际段轨道优化设计 |
| 3.5 整段转移方案搜索结果 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 太阳系边际探测任务电推进轨迹优化 |
| 4.1 同伦法求解最省燃料问题的基本原理 |
| 4.2 脉冲轨道转化小推力轨道常见问题的分析与处理 |
| 4.3 电推进轨迹优化设计方法 |
| 4.4 电推进轨迹优化结果 |
| 4.4.1 飞向日球层tail方向—VEEJN方案 |
| 4.4.2 飞向日球层nose方向—EJ方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 小行星飞越探测任务轨道优化设计 |
| 5.1 小行星探测目标快速筛选方法 |
| 5.1.1 求解MOID问题的SDG方法 |
| 5.1.2 双曲线轨道MOID问题的求解方法 |
| 5.1.3 求解方法的正确性验证 |
| 5.1.4 基于MOID计算的小行星探测目标确定方法 |
| 5.2 小行星飞越探测任务轨道设计方法与结果 |
| 5.2.1 VEEJN方案小行星飞越探测轨道优化设计 |
| 5.2.2 EJ方案小行星飞越探测轨道优化设计 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）基于光度学的小天体三维建模方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 雷达建模方法 |
| 1.2.2 光学建模方法 |
| 1.2.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3 本文主要研究内容和组织结构 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 第2章 SPC三维建模基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相机成像模型 |
| 2.2.1 小孔成像模型 |
| 2.2.2 坐标系定义与转换 |
| 2.3 小天体三维建模基本流程 |
| 2.4 SPC三维建模框架 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于SPC三维建模的模型初始化方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于SFM的稀疏重建方法 |
| 3.2.1 计算图像间特征对应关系 |
| 3.2.2 运动推断结构 |
| 3.3 基于CMVS-PMVS的稠密重建方法 |
| 3.3.1 基于CMVS的聚簇分类 |
| 3.3.2 基于PMVS的模型稠密化 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 仿真环境搭建 |
| 3.4.2 模型重建结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于SPC的小天体三维建模方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Landmark选取方式 |
| 4.2.1 Landmark初始化 |
| 4.2.2 基于经纬网的Landmark自动选取 |
| 4.2.3 基于视觉跟踪的Landmark手动选取 |
| 4.3 基于光度学的三维模型地形估计 |
| 4.3.1 正射校正 |
| 4.3.2 反射模型 |
| 4.3.3 地形优化 |
| 4.4 基于立体几何学的三维模型几何估计 |
| 4.5 全局模型融合 |
| 4.6 算法伪代码 |
| 4.7 实验结果与分析 |
| 4.7.1 观测图像数据 |
| 4.7.2 地形估计结果分析 |
| 4.7.3 几何估计结果分析 |
| 4.7.4 全局模型初步实验 |
| 4.8 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（10）近地小行星取样返回任务转移轨道优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 课题背景和意义 |
| 1.2 小行星探测任务概述 |
| 1.3 小行星取样返回轨道设计方法概述 |
| 1.3.1 直接转移轨道 |
| 1.3.2 借力飞行转移轨道 |
| 1.3.3 含有月球借力的转移轨道 |
| 1.3.4 小推力转移轨道 |
| 1.4 本文工作和创新点 |
| 1.4.1 本文工作 |
| 1.4.2 本文创新点 |
| 第2章 基础知识 |
| 2.1 坐标系与时间系统 |
| 2.1.1 常用坐标系 |
| 2.1.2 时间系统 |
| 2.2 轨道动力学基本问题 |
| 2.2.1 开普勒运动 |
| 2.2.2 兰伯特问题 |
| 2.2.3 圆锥曲线拼接法 |
| 2.2.4 借力飞行 |
| 2.3 全局优化算法 |
| 2.3.1 单目标优化算法 |
| 2.3.2 多目标优化算法 |
| 第3章 日心直接转移轨道优化设计 |
| 3.1 两脉冲转移轨道优化设计 |
| 3.1.1 两脉冲转移轨道模型建立 |
| 3.1.2 两脉冲转移轨道单目标优化 |
| 3.1.3 两脉冲转移轨道多目标优化 |
| 3.1.4 仿真结果与分析 |
| 3.2 三脉冲转移轨道优化设计 |
| 3.2.1 三脉冲转移轨道优化模型建立 |
| 3.2.2 仿真结果 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 日心借力飞行转移轨道优化设计 |
| 4.1 借力飞行转移轨道模型 |
| 4.2 仿真结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 月球借力逃逸转移轨道优化设计 |
| 5.1 高能发射月球借力逃逸转移 |
| 5.1.1 正向拼接法 |
| 5.1.2 反向拼接法 |
| 5.1.3 模型验证 |
| 5.1.4 本节小结 |
| 5.2 低能发射月球借力逃逸转移 |
| 5.2.1 无脉冲辅助低能发射月球双借力逃逸化学推进转移 |
| 5.2.2 无脉冲辅助低能发射月球借力逃逸电推进转移 |
| 5.2.3 有脉冲辅助低能发射月球借力逃逸转移 |
| 5.2.4 本节小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究成果 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、Design of MGA trajectories for main belt asteroid（论文参考文献）
- [1]我国小天体探测任务设想[J]. 余后满,张熇,黄晓峰,孟林智,曾福明,王向晖. 国际太空, 2021(09)
- [2]双体小行星探测协同光学导航方法研究[J]. 朱圣英,修义,刘东宸,张宁,徐瑞. 中国科学:物理学 力学 天文学, 2022
- [3]基于偏转距离近似模型的动能撞击小行星防御任务脉冲轨道优化研究[J]. 王艺睿,李明涛,周炳红. 力学学报, 2021(03)
- [4]构建我国近地小行星探测雷达系统的需求与技术途径探讨[J]. 李海涛,刘建军,陈少伍,樊敏,严韦. 中国科学:信息科学, 2021(02)
- [5]小行星探测视觉辅助导航系统滤波方法研究[D]. 苏炳志. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [6]小行星探测轨道设计优化与自主导航算法研究[D]. 王伟. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [7]基于神经网络的小行星着陆轨迹在线规划方法[D]. 孙楠. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [8]太阳系边际探测任务轨道优化设计[D]. 张佳文. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
- [9]基于光度学的小天体三维建模方法研究[D]. 石俊. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [10]近地小行星取样返回任务转移轨道优化设计[D]. 刘靖怡. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020
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