王大轶，侯博文,*，王炯琦，葛东明，李茂登，徐超，周海银

1. 北京空间飞行器总体设计部，北京 100094 2. 国防科技大学，文理学院，长沙 410073 3. 北京控制工程研究所，北京，100094

航天器的导航、制导与控制[1-2]大多需要依靠地面设备来完成，主要方式是采用地面站光学和无线电系统对航天器进行跟踪测量，然后再由计算机确定航天器的位置，经上行遥控设备将运动参数和控制指令注入到航天器上，再由其在轨实施。随着航天器在深空探测、国防应用、导航通讯等多个领域发挥着越来越重要的作用，人们对航天器在轨自主运行的要求也越来越高。

航天器自主运行主要涉及自主导航、自主制导与控制、自主任务规划、自主诊断重构等多个方面，其中自主导航是核心技术之一，是航天器实现轨道/姿态自主控制、执行深空探测、在轨服务等空间任务的前提[2-3]。截至目前，国际上有影响力的航天大国已经在航天器自主导航技术上取得了众多研究成果，并进行了多次飞行试验[4-6]。

航天器自主导航[1-2]指的是在不依赖地面支持的情况下，仅利用自身携带的测量设备在轨实时确定航天器位置、速度、姿态及其他导航参数的技术。状态估计是实现航天器自主导航的核心手段，利用自身携带设备获得测量数据，结合航天器导航系统状态的动力学/运动学模型，对带有误差的观测数据分析处理，通过递推计算实时地获得航天器的位置、速度和姿态的过程。传统的状态估计方法主要包括最小二乘法、批最小二乘法、迭代最小二乘法和卡尔曼滤波算法(Kalman Filter, KF)等。……