本书针对我国月球探测、火星探测等深空探测工程的迫切需求，在大量参考国外资料及工程背景的前提下，与我国的工程实践紧密结合，系统、深入地研究了深空探测器自主天文导航技术，比较充分地反映了国内外深空探测器天文导航技术的飞速发展状况及其最新技术成果，是国内第一部系统介绍深空探测器自主天文导航方法的学术专著。

本书针对国防基础科研单位和相关工程部门对深空探测器自主天文导航技木的迫切需求，在总结多年科研成果的基础上，洋细，深入地论述了深空探测器自主人文导航的基本原理。理论与应用方法。主要内容包括深空探测器自主天文导航的国内外发展现状，相关基础知识和基本理论，近地停泊轨道上、转移轨道上深空探测器和行星探测漫游车的自主天文导航方法，深空探测器自主天文导航的计算机仿真实验和半物理仿真实验等。

本书既可作为相关领域下程技术人员的参考书，也可作为高等院校相关专业尚年级本科生和研究生的教学参考书。

第1章 绪论

 1.1 深空探测器的自主导航技术

1.1.1 深空探测器在近地停泊轨道上的自主导航技术

1.1.2 深空探测器在转移轨道上的自主导航技术

1.1.3 深空探测漫游车的自主导航技术

 1.2 深空探测器自主天文导航方法

1.2.1 深空探测器在近地停泊轨道上的自主天文导航方法

1.2.2 深空探测器在转移轨道上的自主天文导航方法

1.2.3 深空探测漫游车的自主天文导航方法

 1.3 本章小结

 参考文献

第2章 深空探测器自主天文导航的基本原理

 2.1 引言

 2.2 深空探测器自主天文导航的原理简介

2.2.1 近地停泊轨道上深空探测器自主天文导航的原理简介

2.2.2 转移轨道上深空探测器自主天文导航的原理简介

2.2.3 深空探测漫游车自主天文导航的原理简介

 2.3 常用坐标系

2.3.1 惯性坐标系

2.3.2 轨道坐标系

2.3.3 星体坐标系

2.3.4 地理坐标系

 2.4 深空探测器的轨道运动

2.4.1 多体问题和限制性三体问题

2.4.2 地月飞行的轨道运动

2.4.3 行星际飞行的轨道运动

2.4.4 转移轨道的类型

 2.5 深空探测器的姿态运动

2.5.1 方向余弦、欧拉角和四元数

2.5.2 方向余弦、欧拉角和四元数之间的转换关系

2.5.3 姿态运动学方程

2.5.4 姿态动力学方程

 2.6 深空探测器自主导航的滤波方法

2.6.1 扩展卡尔曼滤波

2.6.2 unscented卡尔曼滤波

2.6.3 粒子滤波

2.6.4 多模型滤波

 2.7 本章小结

 参考文献

第3章 近地停泊轨道上深空探测器的自主天文导航方法

 3.1 引言

 3.2 近地停泊轨道上深空探测器自主天文导航系统模型的建立

3.2.1 近地停泊轨道上深空探测器的轨道动力学精确建模

3.2.2 直接敏感地平的自主天文导航方法

3.2.3 间接敏感地平的自主天文导航方法

 3.3 一种基于UPF的直接敏感地平和间接敏感地平相结合的天文导航方法

3.3.1 系统模型的建立

3.3.2 基于信息融合的UPF滤波方法

3.3.3 仿真结果与分析

 3.4 一种天文/Doppler组合导航新方法

3.4.1 系统模型的建立

3.4.2 基于UPF的组合导航方法

3.4.3 仿真结果与分析

 3.5 本章小结

 参考文献

第4章 近地停泊轨道上深空探测器自主天文导航系统的性能分析

 4.1 引言

 4.2 滤波方法的选择及优化

4.2.1 三种方法在不同滤波周期下的导航性能比较

4.2.2 三种方法在不同噪声分布下的导航性能比较

4.2.3 三种方法的计算量比较

 4.3 UPF中UKF参数的选择及优化方法

4.3.1 参数τ的选择

4.3.2 参数Q的选择

4.3.3 参数R的选择

 4.4 粒子数和重采样方法的选择及优化方法

4.4.1 粒子个数的选择

4.4.2 重采样方法的选择

 4.5 星敏感器最佳安装方位的确定及可观测分析

4.5.1 基于PWCS和混合条件数的自主天文导航可观测度分析方法

4.5.2 星敏感器安装坐标系的建立

4.5.3 星敏感器的最佳安装方位

 4.6 本章小结

 参考文献

第5章 月球探测器的自主天文导航方法

 5.1 引言

 5.2 转移轨道上月球探测器自主天文导航的GAUPF新方法

5.2.1 系统模型的建立

5.2.2 GAUPF方法

5.2.3 计算机仿真

 5.3 转移轨道上月球探测器的天文/Doppler组合导航方法

5.3.1 系统模型的建立

5.3.2 基于UPF的组合导航方法

5.3.3 计算机仿真

 5.4 月球卫星的自宅天文导航方法

5.4.1 月球卫星的轨道动力学精确建模

5.4.2 基于轨道动力学和姿态运动学的月球卫星自主天文导航的状态模型

5.4.3 月球卫星自主天文导航的量测模型

5.4.4 基于四元数—广义Rodrigues参数的姿态和姿态误差联合估计方法

5.4.5 计算机仿真

 5.5 基于天文和陆标观测的月球卫星自主导航方法

5.5.1 天文/陆标导航系统模型的建立

5.5.2 计算机仿真

 5.6 本章小结

 参考文献

第6章 火星及其他行星际探测器的自主天文导航方法

 6.1 引言

 6.2 地火转移轨道深空探测器的自主天文导航方法

6.2.1 地火转移轨道深空探测器轨道动力学模型的建立

6.2.2 地火转移轨道深空探测器天文量测模型的建立

6.2.3 计算机仿真

 6.3 一种改进的MMUPF方法及其在火星探测器自主天文导航中的应用

6.3.1 系统模型的建立

6.3.2 MMUPF方法

6.3.3 计算机仿真

 6.4 借力飞行轨道上深空探测器的自主天文导航新方法

6.4.1 深空探测器的纯天文几何解析方法

6.4.2 纯天文几何解析和滤波方法相结合的自主天文导航方法

6.4.3 计算机仿真

 6.5 基于X射线脉冲星的深空探测器自主天文导航方法

6.5.1 脉冲星及脉冲星导航的发展

6.5.2 基于X射线脉冲星的深空探测器自主天文导航基本原理

6.5.3 位置增量法

6.5.4 滤波方法的模型建立

6.5.5 计算机仿真

 6.6 本章小结

 参考文献

第7章 行星探测漫游车的自主天文导航方法

 7.1 引言

 7.2 行星探测漫游车自主天文导航系统模型的建立

7.2.1 漫游车自主天文导航的基本原理

7.2.2 漫游车自主导航的高度差法

 7.3 基于UPF的月球车自主天文导航新方法

7.3.1 漫游车运动模型的建立

7.3.2 导航系统的数学模型

7.3.3 计算机仿真

7.3.4 误差分析

 7.4 基于ASUPF的月球车天文定位方法

7.4.1 基于ASUPF的月球车天文定位方法的系统模型

7.4.2 计算机仿真

 7.5 一种改进的月球车自主天文定位定向方法

7.5.1 系统模型的建立

7.5.2 基于UPF的定位定姿方法

7.5.3 计算机仿真

 7.6 月球车的惯性/天文组合导航新方法

7.6.1 惯性/天文组合导航系统的数学模型

7.6.2 基于UPF的联邦滤波器设计

7.6.3 汁算机仿真

 7.7 火星车的特殊天文导航方法

7.7.1 火星车的特殊天文导航方法的原理

7.7.2 系统模型的建立

7.7.3 计算机仿真

 7.8 本章小结

 参考文献

第8章 深空探测器自主天文导航的计算机仿真实验和半物理仿真实验

 8.1 引言

 8.2 利用STK的天文导航计算机仿真数据的生成方法

8.2.1 利用STK生成近地停泊轨道深空探测器轨道和姿态数据

8.2.2 利用STK生成月球探测器轨道数据

8.2.3 利用STK生成火星探测器轨道数据

 8.3 利用STK的天文导航计算机仿真实验

 8.4 天文导航半物理仿真系统及半物理仿真数据的产生

8.4.1 系统组成

8.4.2 系统工作流程

 8.5 利用天文导航半物理仿真系统的半物理仿真实验

 8.6 本章小结

 参考文献

第9章 总结与展望

 9.1 天文导航算法

 9.2 天文导航系统

 9.3 未来深空探测工程的需求牵引

 参考文献