2025年空间飞行器导航制导与控制复习题及答案.docxVIP

2025年空间飞行器导航制导与控制复习题及答案

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、选择题

1.在惯性导航系统中，引起速度计算误差随时间累积的主要误差源是？

A.惯性元件的标度因子误差

B.惯性元件的漂移

C.坐标系转换误差

D.导航计算机的量化误差

2.卫星导航系统中，用户接收机定位的基本观测量通常不包括？

A.卫星的伪距

B.卫星的载波相位

C.用户接收机的时钟误差

D.卫星的视场角

3.对于空间飞行器的姿态确定，星敏感器的主要优点是？

A.不受光照条件影响

B.可以提供高精度的角速度测量

C.可以提供绝对方位信息

D.测量范围无限

4.在轨道制导中，如果需要将空间飞行器从一个圆轨道变轨为更高的圆轨道，通常需要？

A.进行顺行加速

B.进行逆行加速

C.进行顺行减速

D.进行逆行减速

5.姿态控制系统中的反作用飞轮主要用于？

A.提供长时间姿态稳定

B.快速改变飞行器姿态

C.补偿陀螺漂移

D.产生持续的姿态控制力矩

6.卡尔曼滤波器主要用于解决空间飞行器导航中的哪种问题？

A.姿态机动控制

B.轨道保持

C.误差累积补偿

D.执行机构故障检测

7.在深空探测任务中，自主导航技术的主要目的是？

A.提高轨道确定精度

B.减少对地面站的依赖

C.增加姿态控制带宽

D.降低燃料消耗

8.以下哪种控制律属于非线性控制？

A.比例-积分-微分(PID)控制

B.线性二次调节器(LQR)控制

C.滑模控制

D.线性二次高斯(LQG)控制

9.空间飞行器GNC系统通常采用多传感器融合的主要目的是？

A.提高计算效率

B.增加系统复杂性

C.提高导航和控制的精度与可靠性

D.降低成本

10.地球固定坐标系与惯性坐标系之间的转换通常需要哪个参数？

A.角速度

B.角加速度

C.方位角

D.经度

二、填空题

1.惯性导航系统根据测量物理量不同，主要分为__________和__________两大类。

2.卫星导航系统利用卫星发射的载波信号进行测距，根据测距原理不同，可分为伪距测量、__________测量和__________测量。

3.姿态控制系统通常包括传感器、__________、执行机构和__________四个主要部分。

4.轨道控制通常需要消耗飞行器的__________资源。

5.卡尔曼滤波是一种最优的__________滤波器，能够利用测量数据和系统模型估计系统的状态。

6.在空间飞行器GNC系统中，__________是实现深空探测器自主导航的关键技术。

7.常用的姿态传感器有陀螺仪、加速度计和__________。

8.制导律的设计需要考虑飞行器的__________特性、任务需求和控制约束。

9.控制律的设计目标是使飞行器的实际状态跟踪期望状态，并保证系统的__________和__________。

10.将惯性坐标系下的矢量表示转换到飞行器体坐标系下，需要使用相应的__________矩阵。

三、简答题

1.简述惯性导航系统的主要误差来源及其对导航精度的影响。

2.简述卫星导航系统进行定位解算的基本原理。

3.简述空间飞行器进行轨道机动的基本方式及其所需满足的动力学条件。

4.简述姿态控制系统设计时需要考虑的主要因素。

四、计算题

1.已知惯性导航系统在惯性坐标系下的速度矢量为V=[3000m/s,0m/s,-400m/s]^(T)，时间间隔Δt=1s，假设系统无误差，试计算1秒后位置矢量的变化量ΔR。使用简化赤道坐标系（X轴指向经度零点，Z轴指向地轴）和地球平均半径RE=6371km，并忽略地球自转效应。

2.假设一个空间飞行器需要进行一次变轨，从近地点高度h_p=300km的圆形轨道，变轨到远地点高度h_a=1000km的圆形轨道。飞行器质量m=500kg，忽略空气阻力。试估算完成此次变轨大致需要消耗的燃料量。取地球引力参数μ=398600km^3/s^2。

五、分析题

1.分析比较惯性导航系统、卫星导航系统和自主导航系统在空间飞行器导航中的应用特点、优缺点以及它们