一種深空探測(cè)自主導(dǎo)航的信息融合方法
【專利摘要】一種深空探測(cè)自主導(dǎo)航的信息融合方法,步驟為:獲取測(cè)距測(cè)速時(shí)刻附近的兩組慣性導(dǎo)航結(jié)果,利用慣性導(dǎo)航結(jié)果計(jì)算測(cè)距時(shí)刻著陸器相對(duì)天體表面的高度,同時(shí)利用測(cè)距信息計(jì)算著陸器相對(duì)天體表面的高度,通過(guò)計(jì)算高度殘差進(jìn)行導(dǎo)航位置的高度修正。利用慣性導(dǎo)航結(jié)果計(jì)算測(cè)速時(shí)刻著陸器相對(duì)天體表面的速度,同時(shí)確定測(cè)速波束方向的速度,通過(guò)計(jì)算測(cè)速波束方向的速度殘差并進(jìn)行處理,計(jì)算得到正交速度修正量,利用速度修正量對(duì)慣性導(dǎo)航的速度輸出進(jìn)行修正。本發(fā)明方法提高了導(dǎo)航算法對(duì)測(cè)量信息時(shí)間不同步、過(guò)程中出現(xiàn)波束失效等問(wèn)題的適應(yīng)性和魯棒性,同時(shí)也提高了導(dǎo)航精度。
【專利說(shuō)明】一種深空探測(cè)自主導(dǎo)航的信息融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天器制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種深空探測(cè)器的自主導(dǎo)航方法,適用于深空探測(cè)器對(duì)月球、火星、小行星等深空天體的探測(cè)任務(wù)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于地外天體軟著陸探測(cè)器的制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō),獲取準(zhǔn)確的導(dǎo)航數(shù)據(jù)是保證著陸器安全軟著陸的前提。由于軟著陸過(guò)程時(shí)間短、自主性高,因此已實(shí)施的著陸任務(wù)以及已計(jì)劃進(jìn)行的著陸任務(wù)大都采用了基于慣性導(dǎo)航配以測(cè)距測(cè)速修正的自主導(dǎo)航方式。慣性導(dǎo)航技術(shù)依靠陀螺直接測(cè)量角速度并積分獲得探測(cè)器的姿態(tài)角,或者用陀螺建立穩(wěn)定平臺(tái)并通過(guò)框架角獲得姿態(tài);依靠加速度計(jì)測(cè)量比力,并積分獲得速度和位置。由于慣性導(dǎo)航是一種外推算法,其導(dǎo)航誤差取決于導(dǎo)航初值以及慣性器件的誤差,且呈現(xiàn)出隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)的特點(diǎn)。因此,需要配備有微波或者激光測(cè)距或測(cè)速敏感器,以對(duì)慣性導(dǎo)航進(jìn)行修正。
[0003]為了保證速度信息的高可靠性,一般采用3個(gè)及3個(gè)以上的測(cè)速波束信息,來(lái)保證測(cè)速信息的冗余。但由于波束測(cè)量信息的時(shí)間不同步,而且某時(shí)刻可能有效波束僅有I~2個(gè),因此已有的利用3個(gè)波束測(cè)量直接轉(zhuǎn)換為3維速度信息進(jìn)行修正的導(dǎo)航方法不再可用。而其它采用多個(gè)有效測(cè)量波束中的每個(gè)波束依次修正的導(dǎo)航方式,由于多個(gè)波束測(cè)量間包含了相互耦合的信息量,就會(huì)引起測(cè)量信息的重復(fù)修正,導(dǎo)致慣性導(dǎo)航信息過(guò)修正,引起導(dǎo)航誤差增大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種利用正交分解信息的自主導(dǎo)航信息融合方法,通過(guò)改進(jìn)深空著陸探測(cè)器自主導(dǎo)航信息的融合結(jié)構(gòu),提高了自主導(dǎo)航對(duì)測(cè)量信息時(shí)間不同步、過(guò)程中出現(xiàn)波束失效等問(wèn)題的適應(yīng)性和魯棒性,從而提高了導(dǎo)航精度,滿足地外天體軟著陸任務(wù)的需要。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種深空探測(cè)自主導(dǎo)航的信息融合方法,包括如下步驟:
[0006](I)在時(shí)刻tu獲取著陸器上安裝的測(cè)距敏感器的測(cè)量值P u,同時(shí)獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與tu最接近的兩個(gè)時(shí)刻tn_2和tn_i對(duì)應(yīng)的著陸慣性系下的位置計(jì)算值'和,速度計(jì)
算值A(chǔ)2和
[0007](2)利用tn_2和V1以及對(duì)應(yīng)的^^和/^,計(jì)算得到tu時(shí)刻著陸慣性系下著陸器的位置計(jì)算值
【權(quán)利要求】
1.一種深空探測(cè)自主導(dǎo)航的信息融合方法,其特征在于包括如下步驟:(1)在時(shí)刻tu獲取著陸器上安裝的測(cè)距敏感器的測(cè)量值PU,同時(shí)獲取慣性導(dǎo)航系統(tǒng)與tu最接近的兩個(gè)時(shí)刻tn_2和tn_i對(duì)應(yīng)的著陸慣性系下的位置計(jì)算值/,f—_和/ t速度計(jì)算值(2和心; (2)利用tn_2和V1以及對(duì)應(yīng)的<2和/,計(jì)算得到tu時(shí)刻著陸慣性系下著陸器的位置計(jì)算值
【文檔編號(hào)】G01C21/24GK103900576SQ201410127686
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王大軼, 黃翔宇, 李驥 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所