一種深空探測自主導航的信息融合方法
【專利摘要】一種深空探測自主導航的信息融合方法,步驟為:獲取測距測速時刻附近的兩組慣性導航結果,利用慣性導航結果計算測距時刻著陸器相對天體表面的高度,同時利用測距信息計算著陸器相對天體表面的高度,通過計算高度殘差進行導航位置的高度修正。利用慣性導航結果計算測速時刻著陸器相對天體表面的速度,同時確定測速波束方向的速度,通過計算測速波束方向的速度殘差并進行處理,計算得到正交速度修正量,利用速度修正量對慣性導航的速度輸出進行修正。本發明方法提高了導航算法對測量信息時間不同步、過程中出現波束失效等問題的適應性和魯棒性,同時也提高了導航精度。
【專利說明】一種深空探測自主導航的信息融合方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于航天器制導、導航與控制【技術領域】,涉及一種深空探測器的自主導航方法,適用于深空探測器對月球、火星、小行星等深空天體的探測任務。
【背景技術】
[0002]對于地外天體軟著陸探測器的制導、導航與控制系統來說,獲取準確的導航數據是保證著陸器安全軟著陸的前提。由于軟著陸過程時間短、自主性高,因此已實施的著陸任務以及已計劃進行的著陸任務大都采用了基于慣性導航配以測距測速修正的自主導航方式。慣性導航技術依靠陀螺直接測量角速度并積分獲得探測器的姿態角,或者用陀螺建立穩定平臺并通過框架角獲得姿態;依靠加速度計測量比力,并積分獲得速度和位置。由于慣性導航是一種外推算法,其導航誤差取決于導航初值以及慣性器件的誤差,且呈現出隨時間不斷增長的特點。因此,需要配備有微波或者激光測距或測速敏感器,以對慣性導航進行修正。
[0003]為了保證速度信息的高可靠性,一般采用3個及3個以上的測速波束信息,來保證測速信息的冗余。但由于波束測量信息的時間不同步,而且某時刻可能有效波束僅有I~2個,因此已有的利用3個波束測量直接轉換為3維速度信息進行修正的導航方法不再可用。而其它采用多個有效測量波束中的每個波束依次修正的導航方式,由于多個波束測量間包含了相互耦合的信息量,就會引起測量信息的重復修正,導致慣性導航信息過修正,引起導航誤差增大。
【發明內容】
[0004]本發明的技術解決問題是:克服現有技術的不足,提供了一種利用正交分解信息的自主導航信息融合方法,通過改進深空著陸探測器自主導航信息的融合結構,提高了自主導航對測量信息時間不同步、過程中出現波束失效等問題的適應性和魯棒性,從而提高了導航精度,滿足地外天體軟著陸任務的需要。
[0005]本發明的技術解決方案是:一種深空探測自主導航的信息融合方法,包括如下步驟:
[0006](I)在時刻tu獲取著陸器上安裝的測距敏感器的測量值P u,同時獲取慣性導航系統與tu最接近的兩個時刻tn_2和tn_i對應的著陸慣性系下的位置計算值'和,速度計
算值A2和
[0007](2)利用tn_2和V1以及對應的^^和/^,計算得到tu時刻著陸慣性系下著陸器的位置計算值
【權利要求】
1.一種深空探測自主導航的信息融合方法,其特征在于包括如下步驟:(1)在時刻tu獲取著陸器上安裝的測距敏感器的測量值PU,同時獲取慣性導航系統與tu最接近的兩個時刻tn_2和tn_i對應的著陸慣性系下的位置計算值/,f—_和/ t速度計算值(2和心; (2)利用tn_2和V1以及對應的<2和/,計算得到tu時刻著陸慣性系下著陸器的位置計算值
【文檔編號】G01C21/24GK103900576SQ201410127686
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月31日 優先權日:2014年3月31日
【發明者】王大軼, 黃翔宇, 李驥 申請人:北京控制工程研究所