深空探测火星目标模拟方法研究与实现

摘要

火星与地球有着极其相似之处，是深空探测的热点。与地球卫星相比，火星距离地球非常遥远，这就对火星探测器的自主导航能力提出较高要求，从而减少人为干预时间的耗费。
　　火星探测器的成本异常昂贵，并花费大量的人力物力，提高火星探测器的精度，降低火星探测器的故障成为必然要求，然而火星探测器的姿态敏感器实时拍摄实际星空并不现实，而且造价昂贵，并且很难做到实时性与动态性，这就对火星目标模拟提出了要求。
　　针对火星探测器的地面模拟测试，本文设计了一套火星目标模拟系统，实现对火星目标的模拟。对深空探测的基本理论进行了简要介绍，进行了方案设计，并根据方案设计进行了硬件的选型，搭建完成了火星目标模拟的硬件平台。对火星目标模拟方法进行了设计，包括火星本体模拟和火星背景模拟，分别进行了详尽的阐述。
　　对火星目标模拟的验证方法进行了阐述并给出了分析。以火星为验证的核心，分别对视轴夹角验证法和基于星对角距的验证方法进行了介绍，两种方法针对角参数为验证依据。对基于探测器姿态解算的验证方法进行了介绍，包括双矢量姿态确定法和多矢量姿态确定法，并相应的给出了分析。
　　本文选用Visual C++软件开发了一套火星目标模拟系统的软件，软件采用模块化的设计思想，包括通讯模块、参数配置模块、火星背景模拟模块、火星目标模拟模块、两路信号分屏设计模块等。通过MATLAB编写了边缘检测软件，并应用于识别相机拍摄的目标，给出了实验对比，并做了合理分析。本文的设计针对于火星目标模拟，其方法有效性的验证，能够使其进行推广，可用于大行星探测器的地面模拟，具有一定的实用价值。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要研究内容及论文结构

第2章 深空探测基本理论及系统平台搭建

2.1引言

2.2 基本理论

2.3系统总体设计

2.4硬件平台搭建及主要硬件选型

2.5本章小结

第3章 深空探测火星目标模拟方法设计

3.1引言

3.2火星背景模拟

3.3火星目标模拟

3.4本章小结

第4章 火星目标模拟验证方法研究

4.1引言

4.2基于视轴夹角及星对角距的验证方法及分析

4.3基于探测器姿态解算的验证方法及分析

4.4本章小结

第5章 软件设计实现与实验

5.1引言

5.2软件设计概要

5.3实验结果及分析

5.4本章小结

总结

参考文献

声明

致谢