舒磊正博士的主要研究方向为航天器自主轨道确定以及相对导航技术。

作为项目负责人承担了包括国家自然科学基金、中科院国防创新基金和总装预研课题在内的一系列科研项目，在编队卫星

高精度相对位置确定、高精度动力学建模、航天器精密轨道确定以及空间多源信息融合导航技术等方面积累了丰硕的科研

成果和工程经验。近年来，舒磊正带领技术团队研制的GNSS相对测量载荷、高灵敏度GNSS载荷在921载人航天工程、中

科院战略先导专项、北斗导航增强等空间领域得到应用；带领学生团队研制的计算机视觉自主导航软件，也将在空间操控

服务领域开展技术验证。近五年来，以通讯作者或者第一作者的身份在NAVIGATION、GPS Solutions等国际顶级学术期

刊或会议上发表科研论文十余篇，2018年入选中科院青年创新促进会，2019年获军队科技进步二等奖。

课题组当前的主要研究方向，聚焦航天器自主轨道确定以及相对导航技术。

课题组拟在如下四个方向招收研究生，推动航天器自主导航技术的发展。

1.发展编队卫星高精度自主相对导航技术。利用差分GNSS或者光学相对导航技术，实现编队卫星高精度时频同步和相对位姿

估计，以其低成本和高可靠性、高精度等优势应用于分布式小卫星中，将有力推动我国卫星编队和集群应用技术的发展。

2.拓展GNSS导航系统的应用边界与应用效果。GNSS 系统在设计之初仅考虑面向地面用户提供服务，随着人们对GNSS 信号

认识和理解的深入，以及GNSS 接收机性能的不断提高，GNSS 的空间服务范围逐渐从地面扩展到了LEO 、MEO直至GEO附近，

近年来，在月球任务中应用GNSS 导航的研究也得到了越来越多的关注。为了在更高轨道实现GNSS 弱信号的处理与观测量的

输出，进一步扩展GNSS 自主导航的应用范围，团队的科研工作者、工程师和研究生们正在展开积极而富有活力的探索。

3.研究智能感知技术与多传感器融合自主导航技术。组合使用GNSS、惯导、光学、星间测距等多传感器融合的自主导航技术

因具有众多的优点和潜在的价值，其在国外的空间探测活动、尤其是深空探测活动中已经成功验证并逐步开始在实际任务中应

用。随着传感器技术的进一步发展、星载计算机性能的进一步提升，及对自主导航滤波技术研究的进一步深入，星上实时多传

感器融合自主导航技术将成为未来空间探测的必然发展趋势。当前，团队的科研工作者，尤其是年轻的研究生们，积极搭建实

时自主导航软硬件系统，并在实际工程任务中搭载，开展在轨演示验证。

4.研究适用于未来深空探测使用的先进导航技术。围绕地月转移、火星着陆、深空探测巡航、彗星接近飞越，以及小行星采

样返回等深空探测任务，研究利用地面测控、星间测距（如相控阵技术）、光学观测、激光雷达等测量数据实现自主导航的

理论，形成成熟算法；在此基础上开展相关方案设计、原理样机研制等。

082501-飞行器设计

航天器自主导航
多源信息融合导航

   

2005.09~2009.06 北京航空航天大学，宇航学院，飞行器设计与工程专业，学士 

2009.09~2015.07 北京航空航天大学，宇航学院，飞行器设计专业， 博士 

博士

2015.7至2017.12，中科院空间应用工程与技术中心，空间探索技术研究室，助理研究员

2017.12至今，中科院空间应用工程与技术中心，空间探索技术研究室，副研究员

   

《航天器轨道确定与自主导航》，中国科学院大学，航空宇航学院，春季学期，课程编号082500M02014H

本课程是航空宇航学科研究生的专业核心课。内容涵盖航天器轨道运动模型、轨道数值积分方法、卡尔曼滤波方法、航天器轨道确定、航天器自主导航与相对导航等方面。目的是帮助从事空间技术、空间应用、航天工程等学科专业学习的研究生了解并系统掌握航天飞行器轨道确定与自主导航技术，掌握数值积分方法与非线性估计方法，掌握包括GNSS导航、脉冲星导航、光学导航以及多传感器组合导航的基本原理和应用方法，为未来从事专业研究奠定基础。

[1]. 舒磊正、高扬、王文彬，低轨航天器星载GNSS差分相对导航换星的处理方法,发明专利，申请号201710979645.8. 

      申请日期：2017年10月19日. 公开日期：2021年03月05日.

[2]. 王文彬，高扬，舒磊正，刘江凯. 一种天基实现GNSS卫星自主导航的方法. 发明专利，申请号：201910263156.1. 

      申请日期：2019年4月2日. 公开日期：2021年03月23日.

[3]. Wenbin WANG, Yang GAO, Leizheng SHU, Jiangkai LIU. Method for Achieving Space-based Autonomous

      Navigation of Global Navigation Satellite System (GNSS) Satellites. US 16/837,158. Filing Date: 04/01/2020.

[4].  军队科技技术奖，天宫二号空间实验室精密定轨与创新应用，二等奖，2019年.

[1] 武奥迪, 万雪, 舒磊正, 左健宏, 张晟洋. 一种航天相机在轨智能曝光及对焦方法、系统和电子设备. CN: CN116389901A, 2023-07-04.
[2] 王文彬, 高扬, 舒磊正, 刘江凯. 一种利用DRO轨道和星间测量实现GNSS卫星自主导航的方法. CN: CN109917431B, 2021-03-23.
[3] 王文彬, 高扬, 舒磊正, 刘江凯. 一种天基实现GNSS卫星自主导航的方法. CN: CN109917431A, 2019-06-21.
[4] 舒磊正, 高扬, 王文彬. 低轨航天器星载GNSS差分相对导航换星的处理方法. CN: CN107561565A, 2018-01-09.

课题组鼓励学生作为第一作者积极撰写学术论文。近5年以来，课题组在NAVIGATION、GPS Solutions等国际顶级学术期刊或会议上发表众多期刊，按照时间顺序整理如下10篇。

[1].  Yin,W.; Shu, L.; Yu, Y.; Shi,Y. “Free-Vertex Tetrahedral Finite-Element Representation and Its Use for Estimating Density Distribution of Irregularly-Shaped Asteroids“. Aerospace 2021, 8, 371. https://doi.org/10.3390/Aerospace8120371

[2].  Chang, L.; Liu, J.; Chen, Z.;Bai, J.; Shu, L. “Stereo Vision-Based Relative Position and Attitude Estimation of Non-Cooperative Spacecraft“. Aerospace 2021, 8, 230. https://doi.org/10.3390/aerospace8080230

[3].  Liu J, WangW, Zhang H, Shu L, Gao Y. “Autonomous orbit determination and timekeeping in lunar distant retrograde orbits by observing X-ray pulsars“. NAVIGATION. 2021;1–22. https://doi.org/10.1002/navi.451

[4].  Wenbin Wang, Leizheng Shu, Jiangkai Liu, Yang Gao, “Joint navigation performance of distant retrograde orbits and cislunar orbits via LiAISON considering dynamic and clock model errors“. Navigation, 2019, 66(4): 781-802.

[5].  Quan Ye, Leizheng Shu, and Wei Zhang, “Extrinsic Calibration of a Monocular Camera and a Single Line Scanning Lidar”, IEEE International Conference on Mechatronics and Automation (ICMA)，Tianjin , China, August 4-7, 2019 .

[6].  Ruoxi Wu, Leizheng Shu, and Xin Zhao, “Optimization of the Grid Mapping Algorithm for Mobile Robots”. 4th International Conference on Intelligent Computing and Signal Processing (ICSP)，Xi‘an, China, March 29-31, 2019.

[7].  Weidong Yin, Leizheng Shu, Yang Yu, and Yang Gao, “Use of tetrahedral finite element method for computing the gravitation of irregular-shaped asteroid”, 3rd International Symposium on Aviation and Aerospace System Engineering (SAASE), Shanghai, China, May 24-26, 2019.

[8].  Wenbin Wang, Chao Peng, Jiangkai Liu, Leizheng Shu, and Yang Gao, “High Fidelity Satellite to Satellite Tracking toolkit (HFSST) for Navigation Mission Design”,  IEEE/CSAA Guidance, Navigation and Control Conference (IEEE/CSAA GNCC) , Xiamen, August 10-12, 2018

[9].  Leizheng Shu, Chen Pei, Ran Ding, Huabo Wei, Wenbin Wang and Han Chao, “Performance Analysis of Optimal Combinations for Triple-frequency BDS“, NAVIGATION: Journal of the Institute of Navigation, Vol. 64, No. 4, Winter 2017, pp.447-461.

[10]. Wenbin Wang, Jiangkai Liu, Leizheng Shu, Yang Gao, Precise Orbit Determination of Large-scale Spacecraft in Low Earth Orbit: Preliminary Results [C]. 68th International Astronautical Congress (IAC), September 25-29, 2017, Adelaide, Australia.

1) 中国载人航天工程应用任务项目：××××综合精密定轨专项，2016.4-2019.01，子课题负责人，获得军队科技进步二等奖。

2) 国家自然科学基金（青年基金），11603057，利用微小卫星自主编队飞行探测不规则形状小天体重力场的理论与方法研究，2017.01-2019.12, 项目负责人；

3) 中国科学院国防创新基金（青年基金），CXJJ-16Q211，×××航天器×××相对轨道姿态一体化确定，2016.06-2017.05，项目负责人；

4) 中国科学院战略性先导科技专项项目：太阳风-磁层互相作用全景成像卫星（SMILE）导航接收机研制项目，2019.3-2023.06，项目负责人；

5) 国家863子课题，2015AA702XXXX，变基线×××与匹配自主导航研究，2015.10-2016.06，参与；

6) 中国科学院战略性先导科技专项项目：小天体采样返回背景型号研究，2018.1-2020.12，参与；

7) 2019年度~2022年度，Y9181811VN各类星载GNSS接收机单机产品研制，2019.1-至今，项目负责人

8) 中国科学院战略性先导科技专项项目：“地月空间DRO探索研究”先导专项工程，地月空间GNSS定轨与授时课题研究，2022.03-2027.03，项目负责人；

目前，课题组正在承研的星载GNSS导航项目及合作伙伴主要如下：

目前，课题组正在开展的多源信息融合空间目标相对导航的技术基础如下：

   

①业   全， 本科北京交通大学，国科大17级硕士研究生，研究方向为：基于视觉SLAM的空间非合作目标相对导航，已毕业，目前就业于高德；

②刘继秀，本科北京林业大学，国科大18级硕士研究生，研究方向为：基于双目视觉的空间非合作目标相对导航，已毕业，目前就业于联想；

③邢瑞波，本科北京邮电大学，国科大18级硕士研究生，研究方向为：基于视觉SLAM的无人机平台自主导航，已毕业，目前就业于百度；

④王煜强，本科北京交通大学，国科大19级硕士研究生，研究方向为：基于GNSS/INS/LEO/5G的多源信息融合导航算法研究，已毕业，目前就业于启元实验室；

⑤殷伟栋，本科大连理工大学，国科大17级硕博连读，    研究方向为：小天体附近自主导航，目前在读；

​⑥李柯熳，本科南京航空航天大学，国科大21级硕士研究生，研究方向为：基于星间测量的航天器自主相对导航，目前在读；

⑦张倩瑜，本科中国矿业大学（北京），国科大22级硕士研究生，研究方向为：星载激光雷达与相机的外参在轨标定，目前在读；

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