- 文献综述（或调研报告）：
自主导航是指不需要与外界进行信息传输以及交换，也不需要地面提供定位辅助信息的导航技术[1]。目前卫星自主导航方式主要有依靠“日—月—地”方位信息的卫星自主导航，采用星敏感器的天文导航，利用地磁信息进行卫星自主导航和X射线脉冲星卫星导航。结合各种文献发现，这些导航方式各有优缺点，而不同导航方式实现的难易程度也不尽相同，下文对不同导航方式的特点进行了一些总结阐述。
依靠“日—月—地”方位信息的卫星自主导航本质是通过传感器获得日月地位置信息，从而确定卫星位置。日月地的运动规律已知，特征显著，易于识别。哈尔滨工业大学黄翔宇， 崔祜涛，荆武兴等学者[2]对基于“日—地—月”信息的自主导航方法进行过研究，在日月可见情况下，采用传感器获得日月地位置，计算得到惯性系下卫星坐标位置。而在日月发生星食时采用仿真模拟预测的方式进行卫星定位，通过实验证实了该方法的可行性。学者付新燕、邓广慧[3-4]也做过此类研究，但在阴影区也都是采用轨道预测的导航方式，虽然采用这种方式实现卫星自主导航可以使地面工作量的以降低，但是，此种导航方式精度较低，因此，不是一种很理想的方式。
星敏感器天文导航主要包括直接敏感地平技术和间接敏感地平技术。直接敏感地平是通过星敏传感器和地平传感器获得地平线和恒星偏角信息，结合卫星轨道动力学模型，通过滤波算法，经过计算获得卫星的导航信息，其原理简单、成本低、技术成熟、可靠性好。张承[5]等学者提出一种直接敏感地平的空天飞行器惯性/天文组合方法，比直接敏感地平精确度高，但精度还是不及间接敏感地平。E.Gottzein[6]等人利用一个地球敏感器和一个星敏感器构成测量系统，结合含有摄动项的 HILL 方程，进行卡尔曼滤波，给出了同步轨道卫星在东西方向上的偏差估计。Yang S[7]利用间接敏感地平的方法进行定位，在定位过程中采用大气密度信息等参数，由于在计算过程中引入了更多的信息，所以定位精度优于直接敏感地平的方式。我国学者宁晓琳[8]针对当时国内对间接敏感地平自主导航系统实现方案研究较少的问题提出并设计了一种直接敏感地平和间接敏感地平融合的自主导航系统方案，此方案在精度上表现较好，是一种比较理想的卫星自主天文导航的方式。。
X 射线脉冲星导航是一种全新的航天器自主导航方法，通过观测高速稳定旋转的脉冲星发出的 X 射线辐射，准确量测多个 X 射线脉冲源的脉冲到达时间(TOA)，该方法不与外界进行信息传输和交换，不依赖于地面设备，为各种航天器提供位置、速度、姿态和时间等完备的导航信息[9]。在2009年，Emadzadeh A A[10]提出了一个关于射线脉冲星测量方法应用方面的相对导航算法。2017 年，Jason 等人[11]基于非线性滤波问题提出了一种脉冲星自主导航方法，将航天器动力学模型、脉冲星定时模型与时钟偏差模型组合起来形成导航系统，使用扩展卡尔曼滤波器估计航天器的状态，通过轨道飞行任务和深空任务的仿真结果验证了脉冲星导航的精度。南京理工大学朱艳基于X射线脉冲星和北斗的高轨卫星自主定轨[12]进行了仿真研究，两系统组合方式在定轨精度上较单独使用X射线脉冲星定轨方式提高了约31%,但此方式对导航星的依赖性还是太高，一旦导航星信号缺失，卫星方位信息将难以确定。
地磁导航具有成本低，实现简单，误差不随时间累积等优点，地磁导航的精度主要受地磁模型的精度以及磁传感器的精度的影响。采用已有的地磁模型误差较大，而重新绘制地磁模型工作量复杂。虽然对于低空飞行器，地磁导航具有很高的测量精度，但对于高轨卫星，测量精度会受到太空中的磁力干扰和辐射较大影响。1989 年，利用地磁场对卫星测量定轨的概念首次被美国科学家提。2012年，Juang J C等人[13]研究了基于扩展卡尔曼滤波的地磁滤波算法，以减小 EKF 滤波算法在线性化过程中引入的误差，虽然此滤波方式较EKF滤波算法精确度有所提高，但对于复杂噪声的处理性能还有待商榷。我国在这方面的研究起步较晚，2000年中国科学院国家空间科学中心的左文辑[14]在国内较早开展卫星地磁导航方法的研究，提出了适用于微小卫星的自主导航方法，分别给出了地磁场强度矢量测量、地磁场强度标量测量以及量测噪声为有色噪声时的地磁导航算法，通过仿真分析了不同算法的导航精度。哈尔滨工业大学张剑峰地磁/光谱红移组合导航这种全新的自主导航方式[15]，其自主性高、导航误差不随时间积累、成本较低、建模简单、导航星选取灵活、状态空间模型简单。但在滤波上采用了很简单的模型，无法确定此算法能否满足实际复杂情况的需要。哈尔滨工业大学孙琦提出了一种采用三轴磁强计以及星敏感器作为敏感测量元件的地磁/天文自主导航方法[16]。但在高度和天向速度上的导航精度相对较低。
参考文献：
[1]Chory M A, Hoffman D.基于“日-地-月”信息的卫星自主轨道确定[J].高技术通讯,2002(04):88-91.
[3]付新燕. 基于“日—地—星”信息的卫星自主轨道确定[D].哈尔滨工业大学,2007.
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