### 自主天体导航方法在低地球轨道卫星的应用
#### 概述
本文介绍了一种基于无迹卡尔曼滤波器（UKF）与信息融合技术的低地球轨道（LEO）卫星自主天体导航方法。该方法通过结合直接地平感知与间接地平感知两种模式，有效提高了导航精度与可靠性。这种方法特别适用于需要可靠且安全导航系统的空间紧急情况。
#### 无迹卡尔曼滤波器（UKF）
无迹卡尔曼滤波器是一种非线性状态估计方法，它通过构造一组确定性的采样点（称为sigma点），来近似描述概率分布。这些sigma点经过非线性变换后，能够保留原始分布的主要统计特性。相较于传统的扩展卡尔曼滤波器（EKF），UKF在处理非线性问题时更为准确，因为它避免了泰勒级数展开过程中产生的高阶项截断误差。
#### 直接地平感知
直接地平感知是通过地球传感器直接获取地平信息的方法。对于低地球轨道卫星而言，地球方向是最关键的测量参数之一，而地平传感器的精度直接影响到天体导航的整体精度。这种方法简单直观，但受到传感器性能的限制。
#### 间接地平感知
间接地平感知则是通过观测星光的大气折射来间接推算地平信息。这种方法利用了星光通过大气层时发生的折射现象，进而估算出卫星相对于地球的位置。虽然这种方法较为复杂，但能提供较高的精度，尤其适用于无法直接观测地平的情况。
#### 信息融合技术
信息融合技术是指将来自不同来源的数据进行综合处理，以提高数据质量、完整性和可靠性的一种方法。在本研究中，通过UKF实现了直接地平感知与间接地平感知之间的信息融合。这样不仅可以克服单一方法的局限性，还能充分发挥两者的优势，从而提高整体导航性能。
#### 实验验证
硬件在环测试结果表明，该方法具有可行性与有效性。在大多数情况下，导航精度足够满足低地球轨道民用卫星的需求，并且可以作为备份系统提供冗余，增强系统的可靠性。这种方法在未来的空间任务中将发挥重要作用，尤其是在卫星数量急剧增加的情况下，有助于提升导航性能并降低总体运营成本。
#### 结论
本文提出了一种基于无迹卡尔曼滤波器和信息融合技术的低地球轨道卫星自主天体导航方法。该方法综合利用直接地平感知与间接地平感知两种模式的优点，通过UKF实现数据融合，显著提升了导航精度和可靠性。这一研究成果不仅为低地球轨道卫星提供了新的导航解决方案，也为未来空间任务的安全运行奠定了坚实的基础。
