深空探测领域在当代已经渐渐成为世界大国角逐的方向。伴随着科学技术水平的提升以及日益繁多的勘测任务,传统的地面导航方式已经难于满足高精度的导航要求。因此本项目中的深空探测使用了天文测角自主导航技术,原因是该导航技术与传统的导航技术相比具有延时低、自主性、导航精度高等特性。同时由于滤波算法也已经在探测器自主导航的过程中起到关键的作用,其能够对导航数据进行最优化估计,提高导航精度,因此有必要开展对导航系统及其滤波性能的评估,其有助于根据评估结果为导航系统选取最优的滤波方法。本文主要研究背景是深空探测中的火星探测。根据项目需求设计并实现导航评估系统,对运用于导航系统中的EKF、UPF、UKF等滤波算法进行评估,将产生的评估数据通过界面直观显示,并比较通过综合评估方法评估后的导航滤波算法的性能差异。本文主要研究成果如下:1.研究了天文自主导航的特点、原理及其误差分析,分析探测器的系统状态方程和导航系统量测方程。2.为导航系统建立了基础性能指标体系及其数学模型。深空探测器采样点数据通过该数学模型计算后,由模糊灰色聚类方法进行综合评估。该方法的特点就是通过采用模糊综合评估填补单一使用灰色理论的缺陷,提升评估结果的准确性。评估结果表明,此评估模型能够对滤波算法进行比较准确、合理、全面的评估。3.针对该项目背景,根据提出的总体设计方案设计并实现了导航评估系统,该系统采用Qt框架开发,主要实现了接收导航滤波数据,通过后台指标评估算法对导航系统性能指标进行评估并将其通过界面显示,提供简单的工具方便对不同滤波算法性能指标曲线进行查看对比分析,支持数据导入的功能进行数据回放。4.以真实火星探测器航行轨道参数为依据,将探测器巡航段的数据传送到导航评估系统进行评估分析,目前选取三种滤波方法进行评估,分别是EKF、UKF、UPF,在评估界面中显示各评估指标的曲线,经过模糊灰色聚类评估方法进行综合评估,最后根据评估结果分析得出结论UPF导航效果最好,其次是UKF,EKF效果最差。