深空探测是21世纪重要航天活动。由于深空探测的航天器航行时间长,深空环境复杂而且未知因素多,因此深空探测采用了天文测角自主导航技术。天文测角自主导航技术具有无延时、自主性高等特点,非常适合深空探测。同时,对于非线性滤波在自主导航技术中的应用,也有很重要的意义,可以提高导航系统的性能。因此,对于导航系统及其滤波性能的评估极其重要,有助于在深空探测任务中选择合适于特定导航系统的滤波方法。本文主要以深空探测的火星探测为背景,通过搭建一个导航评估系统,模拟天文测角导航系统,应用EKF、EKPF、UPF于导航系统中进行优化,最后通过评估算法评价导航滤波算法对于导航系统性能的影响,并且以直观的图形界面显示。本文的主要工作如下:1.研究了深空探测的天文测角自主导航技术原理,分析了探测器在深空环境下的轨道动力学,建立了天文测角导航系统的系统状态方程和观测方程。分析了EKF、EKPF、UPF的原理和优缺点,并运用到了天文测角系统中。2.针对深空探测天文测角导航系统,本文提出了一系列的性能评估指标与两种综合评估算法。评估指标主要采用了精度、连续性、可用性和实时性,本文从深空探测这一大环境出发,分析了每一个指标的具体含义,研究了每一个指标对于深空探测自主导航系统的性能的影响。最后为了综合考虑每一个指标,提出了层次分析法和效用函数,通过对深空探测导航评估进行建模,判断导航滤波算法的优劣。3.针对深空探测的大环境,提出了一个导航评估软件方案,基于QT实现前端界面,主要为了显示各种指标的实时曲线和导航位置、速度曲线,Unity3D实现探测器从地球飞往火星的虚拟显示,后台C++实现物理逻辑对于天文测角导航系统的模拟以及EKF、EKPF、UPF等算法。4.通过模拟火星探测巡航段,采用导航评估系统进行评估,在评估界面显示精度、可用性、连续性、实时性的曲线,经过层次分析法和效用函数的综合评估,最后得出一致结论UPF导航效果最好,EKPF次之,EKF最差。