深空探测导航算法工程师岗位招聘考试试卷及答案

深空探测导航算法工程师岗位招聘考试试卷及答案试题部分一、填空题（共10题，每题1分）1.深空探测常用的日心惯性坐标系是______。2.深空探测器姿态确定的核心光学传感器是______。3.扩展卡尔曼滤波的英文缩写是______。4.行星引力辅助的英文缩写是______。5.地球与火星霍曼转移轨道的转移时间约为______个月。6.深空导航无线电测距的常用频段是______（填一个即可）。7.轨道确定中，最小二乘法适用于______（线性/非线性）系统。8.星图匹配中，基于恒星三角形的匹配策略称为______匹配。9.月球探测近月轨道设计需考虑的主要摄动是______。10.惯性测量单元（IMU）的核心组件包括陀螺和______。二、单项选择题（共10题，每题2分）1.以下哪种坐标系适用于日心轨道计算？A.地心惯性系B.日心惯性系C.地固系D.月固系2.EKF相对于KF的主要优势是？A.计算量更小B.适用于非线性系统C.精度更高D.收敛更快3.星敏感器的主要功能是测量探测器的？A.距离B.姿态C.速度D.加速度4.霍曼转移轨道属于？A.椭圆轨道B.圆轨道C.双曲线轨道D.抛物线轨道5.地球-火星转移轨道受影响最大的摄动是？A.月球摄动B.太阳摄动C.木星摄动D.土星摄动6.无线电测距精度主要取决于？A.发射功率B.天线口径C.信号带宽D.轨道高度7.星图匹配恒星数量不足时，优先用？A.特征点匹配B.三角形匹配C.区域匹配D.模板匹配8.适用于深空非线性轨道滤波的算法是？A.KFB.EKFC.最小二乘法D.牛顿法9.月球近月轨道的主要约束是？A.燃料消耗B.月球引力C.太阳辐射压D.地月距离10.IMU核心组件不包括？A.陀螺B.加速度计C.星敏感器D.时钟三、多项选择题（共10题，每题2分，多选、少选、错选不得分）1.深空导航数据源包括？A.无线电测距测速B.星敏感器C.太阳敏感器D.IMU2.轨道确定常用算法有？A.最小二乘法B.EKFC.UKFD.PF3.深空探测考虑的第三体摄动包括？A.太阳B.月球C.木星D.土星4.星敏感器性能指标包括？A.姿态精度B.更新频率C.视场角D.功耗5.霍曼转移轨道的特点是？A.双切椭圆轨道B.转移时间最短C.燃料消耗最少D.行星际适用6.深空无线电测量方式包括？A.双向测距B.单向测速C.多普勒测速D.干涉测量7.月球探测坐标系包括？A.月心惯性系B.月固系C.地心惯性系D.日心惯性系8.姿态确定组合方式包括？A.星敏感器+IMUB.太阳敏感器+IMUC.地球敏感器+IMUD.仅IMU9.深空非引力摄动包括？A.太阳辐射压B.大气阻力C.航天器推力D.潮汐力10.星图匹配步骤包括？A.星图采集B.恒星提取C.特征描述D.匹配验证四、判断题（共10题，每题2分，对打√，错打×）1.日心惯性系是深空轨道计算首选坐标系。（）2.EKF适用于所有非线性系统。（）3.星敏感器姿态精度可达1角秒量级。（）4.霍曼转移轨道转移时间与发射窗口无关。（）5.地月距离是月球探测轨道设计的关键参数。（）6.多普勒测速可测探测器径向速度。（）7.IMU误差随时间累积。（）8.行星引力辅助可节省燃料。（）9.特征点匹配比三角形匹配精度高。（）10.太阳敏感器可作为星敏感器备份。（）五、简答题（共4题，每题5分）1.简述深空探测导航的核心需求。2.比较EKF与UKF的优缺点。3.简述星敏感器的工作原理。4.行星引力辅助（GRA）的作用是什么？六、讨论题（共2题，每题5分）1.火星软着陆导航系统如何设计冗余方案？2.如何解决远距离深空导航的无线电精度下降问题？答案部分一、填空题答案1.J2000.0日心平赤道坐标系2.星敏感器3.EKF4.GRA5.7（或6-8）6.X频段（或Ka频段）7.线性8.三角形9.月球引力摄动10.加速度计二、单项选择题答案1.B2.B3.B4.A5.B6.C7.B8.B9.B10.C三、多项选择题答案1.ABCD2.ABCD3.ABCD4.ABCD5.ACD6.ACD7.ABCD8.ABC9.AC10.ABCD四、判断题答案1.√2.×3.√4.×5.√6.√7.√8.√9.√10.√五、简答题答案1.核心需求：①高精度：厘米级测距、米级定轨/亚角秒姿态精度；②高可靠：深空环境复杂，需抗干扰、冗余设计；③长续航：飞行时间长（如火星转移6-8个月），导航系统功耗低；④多场景适配：兼容地月、行星际、小行星探测的坐标系与传感器；⑤实时性：软着陆等任务需快速导航更新，满足控制需求。2.EKF优点：计算量小、易实现，适用于工程；缺点：依赖泰勒展开，强非线性误差大，需雅可比矩阵。UKF优点：无需线性化，用无迹变换处理非线性，精度更高；缺点：计算量比EKF大，对噪声模型敏感。弱非线性用EKF，强非线性（如GRA）用UKF。3.工作原理：光学系统采集恒星图像→图像传感器转数字信号→提取恒星质心坐标→与星表（恒星位置/亮度）匹配→确定探测器相对于恒星的姿态→结合动力学方程输出高精度姿态（滚仰偏航角），精度依赖恒星提取、匹配算法及光学稳定性。4.GRA作用：①节省燃料：利用行星引力改变速度，无需额外推力；②调整轨道：改变轨道倾角、远/近日点，适配目标行星；③缩短转移时间：引力加速减少飞行时长；④拓展探测范围：可同时探测多行星（如卡西尼号经多引力辅助达土星）。六、讨论题答案1.冗余方案：①传感器冗余：主用星敏感器+IMU，备份太阳/地球敏感器，着陆段加激光雷达；②算法冗余：主用UKF，备份EKF/PF；③通信冗余：双向测距测速，备份单向多普勒；④地面-星上冗余：地面轨道确定与星上自主导航结合，着陆前注入参考轨道；平衡重量功耗，确保单模块失效仍完成着陆。2.精度提升方案：①