[發明專利]基于日地月方位信息的自主導航系統的測量數據模擬方法

有效

• 申請號: 201110441935.X
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102564454A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 黃翔宇;王大軼;李茂登;魏春嶺;何英姿;李果
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.基于日地月方位信息的自主導航系統的測量數據模擬方法，其特征在于實現如下：

(1)日地月一體化敏感器參考脈沖，參考脈沖t_ref由下式給出：

t_ref＝B_R/ω_rot+kT_s????(1)

其中：B_R為對稱面相對于測量坐標系X軸的滯后角，ω_rot為掃描轉速，T_s為掃描周期，k為掃描圈數；

(2)日地月一體化敏感器地球脈沖，步驟如下：

第一步：由軌道動力學模型積分得到飛行器的位置信息r，投影在慣性下為其中上標表示轉置，上標I代表該變量投影在慣性系下，并定義姿態模式，給出飛行器的姿態R_ISE；

第二步：在一個掃描周期內，取任意時刻t，結合姿態信息，計算該時刻掃描視線的單位向量在慣性坐標系中的表示

ρ^I=sin(γi)cos(ωrot(t-tref)-BRi)sin(γi)sin(ωrot(t-tref)-BRi)cos(γi)---(2)]]>

其中：γ_i為掃描錐的半錐角，B_Ri為掃描探頭相對于敏感器參考線的滯后角，i＝1，2分別對應小椎和大錐；

第三步：定義Fun：＝b²-4ac并計算Fun的大小，其中：

a=ρ^12+ρ^22+ρ^32/(1-ee)2]]>

b=2ρ^1x+2ρ^2y+2ρ^3z/(1-ee)2]]>

c=x2+y2+z2/(1-ee)2-RE2]]>

上式中：ee為地球扁率，R_E為地球參考橢球的赤道半徑；

第四步：若Fun＝0，則t時刻即為脈沖時刻。否則的話，則取另外一個時刻，重復第一步到第四步，計算對應的Fun；由兩個時刻的Fun值，利用二分法找到Fun＝0對應的時間t，也即脈沖時刻；

(3)日地月一體化敏感器月球脈沖模擬，步驟如下：

第一步：由當前日期利用星歷判別月相；

第二步：由軌道動力學模型積分得到飛行器的位置信息r，投影在慣性下為由星歷得到慣性系下的月球位置，并定義姿態模式，給出飛行器的姿態R_ISE；

第三步：利用坐標變換計算星月矢量在敏感器測量坐標系下的表示，從而可以得到方位角φ_m和高度角δ_m；

第四步：計算不考慮月相影響的月球脈沖t_1moon和t_2moon：

φm=ωrot(t1moon+t2moon2-tref)]]>(3)

σm=12(ωrot(t2moon-t1moon)-θ)]]>

其中：σ_m＝arcsin(tanδ_m/cosβ_s)，β_s為敏感器狹縫相對于掃描球經度線的傾斜角，θ為狹縫底部的球心角度；

第五步：若當前的月相為滿月，則第四步得到的脈沖即為敏感器的輸出月球脈沖，若為弦月，則需要在第四步輸出的脈沖的基礎上添加延遲δt作為輸出脈沖，其中δt為下式給出：

δt=2δtmaxπθx(θx<π/2)2δtmaxπ(π-θx)(θx≥π/2)---(4)]]>

其中：θ_x為掃描軸與x_m即白道平面內與日月方向垂直的軸的夾角，δt_max為最大延遲量。上弦月的時候δt＜0，下弦月的時候δt＞0；

(4)日地月一體化敏感器太陽脈沖模擬，步驟如下：

第一步：由軌道動力學模型積分得到飛行器的位置信息r，投影在慣性下為由星歷得到慣性系下的月球位置，并定義姿態模式，給出飛行器的姿態R_ISE；

第二步：利用坐標變換計算星日矢量在敏感器測量坐標系下的表示，從而可以得到太陽的方位角φ_s和高度角δ_s；

第三步：計算太陽脈沖t_1sun和t_2sun：

φs=ωrot(t1sun+t2sun2-tref)]]>(5)

σs=12(ωrot(t2sun-t1sun)-θ)]]>

其中：σ_s＝arcsin(tanδ_s/cosβ_s)，β_s為敏感器狹縫相對于掃描球經度線的傾斜角，θ為狹縫底部的球心角度；

通過上述計算得到日地月一體化敏感器的參考脈沖、地球脈沖、月球脈沖和太陽脈沖，從而完成了日地月一體化敏感器脈沖信息的模擬。