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量子定位系统(QPS)作为一种新型定位技术,是在基于量子力学和量子信息理论上发展起来的。QPS通过量子卫星发射的两路量子纠缠光子对到达地面用户端,在反射到卫星后,通过数据处理后获得的精确时间差,计算出厘米级别的定位坐标。QSP实现高精度定位的前提是地面用户与量子卫星之间实现高精度的精确对准,这个过程是通过QPS中的捕获、跟踪和瞄准(ATP)系统来实现的。ATP系统中包含嵌套的粗跟踪子系统和精跟踪子系统。本论文主要进行量子定位系统中ATP系统中的精跟踪系统滤波与控制的研究,本论文主要研究内容包含以下四个方面:1)量子定位中的精跟踪系统数学模型建立和组成模块中器件选型分析。在量子定位系统框架结构中,明确精跟踪系统中各个模块的功能及其所需要完成星地之间信标光和量子光对准的任务。对精跟踪系统中各个模块的结构及其所需要实现的功能进行了分析;进一步对精跟踪系统的执行机构、探测器和微处理器进行选型;分析卫星运行的环境,并根据已有轨道卫星获取的振动数据,模拟出卫星平台的振动信号,建立起考虑卫星平台振动和环境噪声的精跟踪系统的数学模型。对超前瞄准子系统的结构及工作过程进行分析,并设计了一套实现超前瞄准的实施方案。2)精跟踪系统状态滤波器的设计。针对所建立的带有卫星平台振动以及工作环境噪声的精跟踪系统的数学模型,结合状态扰动估计器和强跟踪滤波器,设计了一种自适应强跟踪卡尔曼滤波器(ASTKF),在在线估计时变的状态扰动和系统本身状态的同时,抑制了状态扰动,进一步减小测量噪声对精跟踪信号的影响。3)精跟踪系统自适应控制器的设计。为了进一步提高精跟踪系统的跟踪精度,增加系统的鲁棒性,提出并设计了一种离散型的模型参考自适应控制器,并依据波波夫超稳定性定理,证明了所设计的模型参考自适应控制器的渐近稳定性。通过系统仿真实验,以及与PID+ASTKF和自抗扰控制器(ADRC)+ASTKF的精跟踪性能对比实验,验证了所提出的控制器性能的优越性。4)ATP系统动态仿真实现。在滤波算法和控制算法设计好的基础之上,结合扫描捕获和粗跟踪方向的工作,搭建了一个完整的ATP系统的Simulink系统仿真实验平台,借助MATLAB自带的GUI开发平台,设计了一个ATP系统动态仿真平台,可以让用户实时查看ATP系统的跟踪的性能情况,以及对整个ATP系统的工作过程有直观的了解和清晰的认识。