一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法，屬于深空探測【技術(shù)領(lǐng)域】。本方法利用著陸器與人工電信標間的測距信息構(gòu)建導(dǎo)航測量方程，同時將基于Lie導(dǎo)數(shù)的可觀測度分析方法與二次型逼近方法相結(jié)合，推導(dǎo)可觀測性矩陣的遞推計算方法，利用可觀測性矩陣條件數(shù)的倒數(shù)定義導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度，提高了行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定的精度，降低了計算量，提高行星探測進入段導(dǎo)航性能。
【專利說明】一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法，屬于深空探測【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]行星探測已經(jīng)逐漸成為航天領(lǐng)域的熱點之一。未來的行星探測任務(wù)往往需要探測器著陸到特定區(qū)域以獲得更有價值的科學(xué)素材。行星表面環(huán)境惡劣，進入段動力學(xué)系統(tǒng)具有很大的不確定性，所以行星進入段自主導(dǎo)航是保證精確著陸行星表面的關(guān)鍵技術(shù)之一。已經(jīng)成功實施的火星著陸任務(wù)均基于慣性導(dǎo)航方式，但由于初始狀態(tài)誤差、慣導(dǎo)器件隨機誤差、外部環(huán)境擾動等因素，難以保證導(dǎo)航精度。為了滿足未來行星探測進入段自主導(dǎo)航的精度需求，有學(xué)者提出利用位置已知的無線電信標與著陸器之間進行無線電測量通信來豐富著陸器在行星進入段的導(dǎo)航信息，有效提高導(dǎo)航精度。但是作為強非線性的動力學(xué)系統(tǒng)，如何確定行星進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度以評價導(dǎo)航系統(tǒng)的性能，仍需要進一步研究。
[0003]現(xiàn)階段已有的針對非線性動力學(xué)系統(tǒng)可觀測度的研究可分為如下三大類:第一類是將非線性系統(tǒng)線性化后利用局部線性系統(tǒng)的可觀測分析方法獲得系統(tǒng)可觀測度。但這種方法引入的線性化誤差會造成動力學(xué)特性的不一致，降低計算精度甚至得到錯誤結(jié)果。第二類是從非線性系統(tǒng)出發(fā)，基于微分幾何理論研究系統(tǒng)的可觀測性秩條件和可觀測度。雖然有較完善的理論支撐，但這種方法的計算量過大，對于高維的非線性問題往往難以接受。第三類是考慮導(dǎo)航濾波結(jié)果及誤差方差陣，若濾波收斂則可證明系統(tǒng)是可觀測的，而可觀測度可以通過誤差方差陣的值得到。但這種方法一般只用于可觀測性分析結(jié)果的驗證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為提高行星探測進入段自主導(dǎo)航性能，提供一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法。本方法利用著陸器與人工電信標間的測距信息構(gòu)建導(dǎo)航測量方程，同時將基于Lie導(dǎo)數(shù)的可觀`測度分析方法與二次型逼近方法相結(jié)合，提高了行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定的精度，降低了計算量。
[0005]行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法流程如下:
[0006]步驟1:建立著陸器動力學(xué)模型。
[0007]在行星慣性坐標系下建立6自由度動力學(xué)方程，由于行星探測進入段時間短，故忽略行星自轉(zhuǎn)的影響。著陸器的狀態(tài)為6維矢量X= [rT vT]T，其中r= [x y z]T為著陸器的位置矢量，V= [vx vy vJT為著陸器的速度矢量。行星進入段著陸器的動力學(xué)模型建立為:
【權(quán)利要求】
1.一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:建立著陸器動力學(xué)模型； 在行星慣性坐標系下建立6自由度動力學(xué)方程；著陸器的狀態(tài)為6維矢量X= [rT vT]T，其中r= [x y z]T為著陸器的位置矢量，V= [vx vy vz]T為著陸器的速度矢量；行星進入段著陸器的動力學(xué)模型建立為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種行星探測進入段自主導(dǎo)航系統(tǒng)可觀測度確定方法，其特征在于:所述無線電采用UHF波段或X波段，信標是行星表面的人工無線電信標或行星軌道器。
【文檔編號】G01C21/16GK103616024SQ201310636322
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】崔平遠, 于正湜, 朱圣英, 高艾, 徐瑞 申請人:北京理工大學(xué)