6.1.1　轨道摄动模型 156

6.1.2　轨道动力学方程表达形式 167

6.1.3　航天器轨道动力学模型 168

6.2　姿态运动学模型 170

6.2.1　姿态的描述 170

6.2.2　姿态运动学方程 178

6.3　火星环境模型 182

6.3.1　火星椭球模型 182

6.3.2　火星引力场模型 183

6.4　小行星环境模型 184

6.4.1　小行星三维模型 184

6.4.2　小行星引力场模型 185

6.5　小结 186

参考文献 187

第7 章　惯性自主导航技术 189

7.1　测量方程 191

7.1.1　陀螺测量方程 191

7.1.2　加速度计测量方程 192

7.2　捷联式惯性导航的微分方程 193

7.3　捷联式惯性导航的外推方程 195

7.3.1　惯性姿态外推方程 195

7.3.2　惯性速度外推方程 197

7.3.3　惯性位置外推方程 198

7.4　圆锥和划桨效应补偿 199

7.4.1　圆锥效应补偿 199

7.4.2　划桨效应补偿 201

7.5　捷联式惯性导航的误差模型 203

7.6　惯性器件标定及误差补偿 204

7.6.1　陀螺误差的标定算法 205

7.6.2　标定算法的可观性分析 207

7.6.3　分层滤波策略 208

7.7　仿真应用实例 210

7.7.1　陀螺在轨标定 210

7.7.2　基于惯性测量单元的月球软着陆自主导航 213

7.8　小结 216

参考文献 217

第8 章　光学自主导航技术 218

8.1　光学自主导航原理 220

8.2　光学成像敏感器 223

8.3　备选导航路标的选取标准 226

8.3.1　导航路标为自然天体 226

8.3.2　导航路标为自然天体表面的特征点 231

8.4　光学自主导航测量方程 233

8.4.1　基于大天体视半径信息的测量方程 233

8.4.2　基于视线方向信息的测量方程 234

8.5　基于几何可观性分析的导航路标规划 240

8.5.1　几何可观性分析 240

8.5.2　*优导航路标规划 243

8.6　导航滤波算法 245

8.6.1　批处理滤波算法 246

8.6.2　卡尔曼滤波算法 249

8.7　仿真应用实例 251

8.7.1　基于小行星观测的深空转移段自主导航 251

8.7.2　基于行星卫星和行星观测的深空接近段自主导航 259

8.7.3　基于行星卫星观测的深空环绕段自主导航 267

8.8　小结 270

参考文献 271

第9 章　脉冲星自主导航技术 274

9.1　基本概念 276

9.1.1　脉冲星自主导航的基本原理 276

9.1.2　脉冲星的天文概念 278

9.1.3　X射线脉冲星自主导航及其优势 281

9.1.4　脉冲星自主导航的方案与流程 282

9.2　脉冲星自主导航的关键技术 285

9.2.1　光子探测技术 285

9.2.2　光子TOA 的时间尺度转换 286

9.2.3　光子TOA 的空间尺度转换 288

9.2.4　脉冲轮廓的生成 291

9.2.5　脉冲轮廓对比 293

9.2.6　脉冲星计时模型 293

9.3　脉冲星自主导航的误差源 295

9.3.1　光子探测器时间分辨率 295

9.3.2　星钟偏差 295

9.3.3　光子TOA 的时间尺度转换模型误差 296

9.3.4　光子TOA 的空间尺度转换模型误差 296

9.3.5　光子TOA 测量误差 297

9.4　备选导航脉冲星的选取 299

9.4.1　选取标准 299

9.4.2　选星结果 300

9.5　测量方程 305

9.5.1　日心轨道段的测量方程 305

9.5.2　目标天体飞行段的测量方程 307

9.6　导航算法 309

9.6.1　几何定轨算法 309

9.6.2　动力学定轨算法 310

9.7　基于可观性分析的导航脉冲星规划 312

9.7.1　导航脉冲星规划 312

9.7.2　规划结果 313

9.8　仿真应用实例 316

9.8.1　基于脉冲星观测的深空转移段自主导航 316

9.8.2　基于脉冲星观测的深空接近段自主导航 323

9.8.3　基于脉冲星观测的深空环绕段自主导航 327

9.9　小结 330

参考文献 331

第 10 章　光学与脉冲星融合自主导航技术 334

10.1　导航路标规划算法 336

10.1.1　基于几何可观性分析的导航路标规划算法 336

10.1.2　基于动态可观性分析的导航路标规划算法 340

10.2　自主导航滤波及系统误差校正 346

10.2.1　系统误差建模 346

10.2.2　单个子系统的导航滤波及误差校正 347

10.2.3　融合自主导航滤波及误差校正 348

10.3　仿真应用实例 351

10.3.1　基于小行星和脉冲星观测的深空转移段融合自主导航 351

10.3.2　基于大天体、大天体卫星和脉冲星观测的深空接近段融合自主导航 360

10.3.3　基于行星卫星和脉冲星观测的深空环绕段自主导航 363

10.4　小结 370

参考文献 371

第 11 章　惯性与测距测速/光学融合自主导航技术 373

11.1　软着陆飞行过程 375

11.2　软着陆自主导航系统 379

11.2.1　软着陆自主导航系统的组成和工作流程 379

11.2.2　惯性测量单元 380

11.2.3　测距敏感器和测速敏感器 381

11.2.4　光学成像敏感器 381

11.3　测量方程 383

11.3.1　测距测量方程 383

11.3.2　测速测量方程 384

11.3.3　基于图像的测量方程 384

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