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『簡體書』空间目标相对导航与滤波技术

書城自編碼： 3500471
分類：簡體書→大陸圖書→教材→研究生/本科/专科教材
作者： 翟光 著
國際書號(ISBN)： 9787568281348
出版社： 北京理工大学出版社
出版日期： 2020-05-01

頁數/字數： /
書度/開本： 16开

售價：HK$ 89.8

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編輯推薦：
本书是作者近年来在空间目标相对导航领域内相关研究成果的总结， 具有较好的实用性和针对性
內容簡介：
空间目标相对导航与滤波技术涉及到相对轨道动力学、测量敏感器、导航滤波等关键技术。根据空间目标和测量任务的不同，相对测量与导航任务所采用的敏感器、导航滤波算法等也不尽相同。航天器的相对动力学模型可以通过轨道动力学作差、一系列的坐标转换，最终得到追踪航天器轨道坐标系下的相对轨道动力学模型。航天器的相对运动会受到各种不确定性因素的影响，通常将不确定性因素视为噪声，并引入到动力学模型和测量模型中。此时有必要引入滤波器，从而提高状态估计的精度。此外，本书对远程目标天基光学探测、轨道非合作机动目标追踪观测及补偿滤波、空间目标协同观测及相对导航和空间目标相对状态的约束滤波估计进行了详细的分析和探讨。本书适合于相关专业领域的研究人员、研究生等。
關於作者：
翟光，男，1979年生，2010年毕业于哈尔滨工业大学航天学院，获博士学位，现为北京理工大学宇航学院副教授，博士生导师。主要研究领域为航天器动力学与控制。近年来，围绕着星座及编队动力学与控制问题，承担国家自然科学基金青年项目、面上项目、军口863项目、重点实验室基金、航天创新基金等20余项2013年获北京市青年英才计划支持；迄今以第一兼通讯作者在Journalof Guidance, Control and Dynamics, IEEE Transactions on Aerospace and ElectronicSystems、Acta Astronautica、《宇航学报》等高水平期刊发表学术SCI、EI检索论文30余篇。
目錄：
第 １ 章 绪论 001
１? １ 空间相对导航基本概念 003
１? ２ 空间相对导航系统的组成 004
１? ２? １ 系统构架 004
１? ２? ２ 相对测量敏感器及其特点 005
１? ３ 测量数据的处理 007
１? ３? １ 图像的预处理及解算 007
１? ３? ２ 数据的压缩 008
１? ３? ３ 数据的平滑 008
１? ４ 相对导航滤波与估计 009
１? ４? １ 线性滤波估计方法 009
１? ４? ２ 非线性滤波估计方法 010
１? ４? ３ 稳健性滤波估计方法 011
１? ５ 空间目标的分类 012
１? ５? １ 合作目标 012
１? ５? ２ 合作目标测量模式 013
１? ５? ３ 非合作目标 014
１? ５? ４ 非合作目标测量模式 014
１? ６ 空间相对导航技术应用领域 015
１? ６? １ 空间交会对接 015
１? ６? ２ 编队飞行 018
１? ６? ３ 在轨操作 021
１? ６? ４ 空间目标监测 025
参考文献 028
第 ２ 章 空间目标相对动力学分析 031
２? １ 坐标系定义 033
２? １? １ 常用坐标系 033
２? １? ２ 坐标系转换 034
２? ２ 航天器轨道摄动模型 035
２? ２? １ 轨道要素的摄动方程 035
２? ２? ２ 轨道摄动因素分析 037
２? ３ 目标探测中的变轨机动 039
２? ３? １ 单脉冲变轨交会 039
２? ３? ２ 圆轨道双脉冲霍曼变轨交会 041
２? ４ 目标相对轨道动力学 042
２? ４? １ 向量导数法则 042
２? ４? ２ 代数法相对运动模型 043
２? ４? ３ 线性化相对动力学 044
２? ４? ４ Ｃ － Ｗ 方程 045
２? ４? ５ Ｔ － Ｈ 方程 046
２? ５ 目标相对运动特性分析 050
２? ５? １ 目标相对运动周期条件 050
２? ５? ２ 近圆轨道目标相对运动 051
２? ５? ３ 椭圆轨道目标相对运动 051
２? ５? ４ 仿真分析 052
２? ６ 椭圆轨道目标周期相对运动 054
２? ６? １ 目标轨迹径向 － 法向投影 056
２? ６? ２ 目标轨迹径向 － 横向投影 057
２? ６? ３ 目标轨迹横向 － 法向投影 058
２? ６? ４ 仿真算例 060
２? ７ 目标周期相对运动特性 062
２? ７? １ 目标轨迹曲线的维数 063
２? ７? ２ 空间自相交轨迹 064
２? ８ 目标观测轨迹的设计 065
２? ８? １ 跟飞观测轨迹 067
２? ８? ２ 水平面直线观测轨迹 067
２? ８? ３ 轨道面圆观测轨迹 069
２? ８? ４ 水平面椭圆观测轨迹 070
２? ８? ５ 轨道面绕飞观测轨迹 071
参考文献 073
第 ３ 章 相对导航滤波及性能分析 077
３? １ 滤波问题描述 079
３? ２ 贝叶斯估计理论 080
３? ２? １ 时间更新 080
３? ２? ２ 量测更新 080
３? ３ 高斯滤波器 082
３? ３? １ 高斯滤波器框架 082
３? ３? ２ 标准卡尔曼滤波 082
３? ３? ３ 扩展卡尔曼滤波 085
３? ３? ４ 无迹卡尔曼滤波 088
３? ４ 粒子滤波 092
３? ４? １ 蒙特卡罗方法 093
３? ４? ２ 重要性采样 093
３? ４? ３ 重采样步骤 094
３? ４? ４ 重要性密度的选择 095
３? ４? ５ 粒子滤波的基本框架 095
３? ５ 粒子滤波的改进 096
３? ５? １ 马尔可夫蒙特卡罗移动步骤 096
３? ５? ２ 辅助变量粒子滤波 097
３? ５? ３ 高斯粒子滤波和无迹高斯粒子滤波 098
３? ５? ４ 滤波性能对比分析 099
３? ６ 空间相对导航算例仿真 102
３? ６? １ 高斯噪声算例仿真与分析 103
３? ６? ２ ｇａｍｍａ 噪声算例仿真与分析 108
３? ６? ３ 闪烁噪声算例仿真与分析 110
３? ６? ４ 滤波算法的比较与分析 114
参考文献 114
第 ４ 章 远程目标的天基光学探测 117
４? １ 空间相机成像的数学模型 119
４? ２ 目标成像模型 120
４? ２? １ 目标亮度模型 120
４? ２? ２ 目标拖尾特征 121
４? ２? ３ 目标点特征的扩散 123
４? ２? ４ 成像噪声模型 123
４? ３ 图像预处理 124
４? ３? １ 高斯平滑滤波 125
４? ３? ２ 中值滤波 126
４? ３? ３ 去除恒星背景 127
４? ４ 目标特征提取 128
４? ４? １ 边缘检测 129
４? ２? ２ Ｈｏｕｇｈ 变换检测拖尾目标 130
４? ５ 基于二阶中心矩的特征提取 132
４? ５? １ 边缘二阶中心矩 133
４? ５? ２ 基于连通域的二阶中心矩描述 134
４? ５? ３ 帧间匹配 136
４? ６ ＲＯＩ 预测提速 138
４? ６? １ ＲＯＩ 区域预测方法 138
４? ６? ２ ＲＯＩ 提速方法验证 140
参考文献 144
第 ５ 章 轨道非合作机动目标追踪 147
５? １ 未知机动及其影响分析 149
５? １? １ 非合作机动目标的数学模型 149
５? １? ２ 未知机动的影响分析 150
５? ２ 稳健性相对导航滤波 151
５? ２? １ 衰减记忆滤波 151
５? ２? ２ 扩维卡尔曼滤波算法 153
５? ２? ３ 卡尔曼滤波算法的仿真对比分析 153
５? ３ 非合作机动目标的变结构滤波 162
５? ３? １ 机动检测器的设计 162
５? ３? ２ 扩维参数自适应卡尔曼滤波跟踪算法流程 163
５? ３? ３ 仿真分析 163
参考文献 168
第 ６ 章 机动观测及补偿滤波 171
６? １ 扰动观测器 173
６? ２ 扰动观测器的误差分析 175
６? ３ 基于扰动观测器的补偿卡尔曼滤波算法 179
６? ３? １ 补偿滤波算法误差的有界性分析 180
６? ３? ２ 滤波参数对跟踪精度的影响 184
６? ３? ３ 补偿滤波器的结构设计 185
６? ３? ４ 结构设计中的量测数据压缩技术 185
６? ４ 仿真分析 187
６? ４? １ 补偿观测器的跟踪精度分析 187
６? ４? ２ 引入结构设计的精度敏感性分析 192
参考文献 193
第 ７ 章 空间目标协同观测及相对导航 197
７? １ 协同观测及导航任务描述 199
７? ２ 协同导航的数学模型 200
７? ２? １ 动力学模型 200
７? ２? ２ 协同测量模型 201
７? ３ 集中式滤波与定位 202
７? ３? １ 合作目标的集中式滤波定位 202
７? ３? ２ 非合作目标的集中式滤波 204
７? ４ 分布式协同滤波 205
７? ４? １ 合作分布式协同滤波 205
７? ４? ２ 合作分布式协同滤波性能分析 206
７? ４? ３ 非合作分布式协同滤波 207
７? ４? ４ 非合作分布式协同滤波性能分析 208
７? ５ 协同滤波仿真分析 211
７? ５? １ 非合作分布式协同滤波 211
７? ５? ２ 非合作分布式协同滤波 213
７? ５? ３ 实时仿真实验结果 235
参考文献 239
內容試閱：
航天器的导航是指确定航天器相对某参考坐标系运动状态的过程， 导航是
航天器飞行控制的关键环节， 导航信息的精度直接影响航天器执行任务的效
能。 对于通信、 遥感、 气象等传统航天器， 导航的任务是确定航天器自身的轨
道和姿态信息， 以保证航天器以正确的姿态运行在正确的轨道上， 习惯上将此
类导航称为绝对导航。 与航天器的绝对导航相对应， 空间目标相对导航是指航
天器确定自身相对某个目标航天器的相对运动状态的过程， 其中包括相对位置
和速度、 相对姿态和姿态角速度， 空间目标相对导航技术最初应用在空间交会
对接任务中。 近年来， 随着空间操作、 空间对抗、 态势感知等新型空间任务的
不断出现， 空间目标相对导航技术的应用范围得到快速拓展， 其技术发展态势
也呈现出诸多新的特点。 空间目标相对导航技术得到各航天大国的高度重视，
已经成为航天领域的研究热点之一。
空间目标相对导航技术涉及相对轨道动力学、 相对测量敏感器、 相对导航
滤波等多项关键技术， 其中相对导航滤波是指利用相对测量信息对目标航天器
的相对运动状态进行估计的过程， 相对导航滤波能够解决测量敏感器无法直接
获取目标相对运动状态的问题， 同时能够有效抑制系统噪声， 提高相对运动状
态的输出精度。 以卡尔曼滤波为代表的滤波估计技术， 已经在空间目标相对导
航任务当中得到广泛的应用。 然而， 随着空间非合作机动目标追踪、 空间分布
式航天器控制等新型任务的出现， 传统滤波器的构架已经无法满足任务需求，
空间相对导航技术面临着新的挑战。
本内容共分为 ８ 章： 第 １ 章介绍了空间目标相对导航的基本概念和技术特
００１
点； 第 ２ 章和第 ３ 章分别介绍了相对轨道动力学、 导航滤波的基本原理和方
法； 第 ４ 章介绍了远程空间目标的光学探测识别技术； 第 ５ 章和第 ６ 章研究了
轨道机动非合作目标的相对导航滤波方法， 第 ７ 章针对空间目标分布式观测需
求， 初步探讨了空间目标协同观测及导航方法； 第 ８ 章结合当前航天器发动机
常值推力的特点， 研究了机动非合作目标的约束性滤波估计方法。

 

 

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