桂明臻，宁晓琳，马 辛，叶 文

（1.中南大学 航空航天学院，湖南 410083；2.北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191；3.中国计量科学研究院 力学与声学计量科学研究所，北京 100029）

引 言

2020年7—8月是火星探测的发射窗口，新一轮的火星探测已按计划顺利实施[1-2]。对于深空探测而言，导航信息对于任务成败起着至关重要的作用[3]。目前，深空探测器的导航主要依赖于地面无线电测控[4]。这种方法可以满足大部分近地空间任务需求，但在较远距离的深空探测任务中，地面无线电测控主要存在通信时延长、可能受日凌和天体遮挡等干扰导致导航中断、运行成本高等3个方面的问题，难以满足未来深空探测任务对高精度实时导航的需求[5]。以火星探测为例，火星与地球之间的距离平均约为1.57亿km，双向时延平均约17 min，而火星捕获段的持续时间只有约45 min，如果探测器难以及时获得自身的导航信息进行机动，在捕获段“刹车”制动过早或过晚，将导致探测器撞击或飞越火星。

为了克服以上问题，不需要依赖地面站的自主导航受到了国内外广泛的关注。深空探测器实现自主导航一方面可以克服地面测控导航在实时性、运行成本和资源上的限制，增强深空探测器的自主生存能力；另一方面可与地面测控相互补充，共同提高深空探测器的导航精度和实时性，是保证深空探测任务成功的有效手段，具有极其重要的工程应用价值。天文导航[6-7]是深空探测器常用的自主导航方式之一，具有全自主、无时延、无遮挡等优点。……