[發(fā)明專利]一種基于天體表面特征和天然衛(wèi)星路標的環(huán)繞段導(dǎo)航方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210516452.6
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103017773A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李驥;王大軼;黃翔宇;李茂登;褚永輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種基于天體表面特征和天然衛(wèi)星路標的環(huán)繞段導(dǎo)航方法，其特征在于實現(xiàn)步驟如下：

(1)陀螺和星敏感器的慣性姿態(tài)估計

利用前一個采樣周期內(nèi)陀螺測量的角速度對當前時刻的探測器慣性姿態(tài)進行外推；然后利用星敏感器獲得的光軸慣性指向測量，使用卡爾曼濾波對陀螺外推慣性姿態(tài)的誤差進行估計；最后用誤差的估計值修正陀螺預(yù)估的慣性姿態(tài)，獲得最終的慣性姿態(tài)估計；

(2)利用加速度計測量的位置、速度外推

在陀螺測量的同時，使用加速度計獲得探測器非引力加速度的測量值，利用已獲得的慣性姿態(tài)估計值將它轉(zhuǎn)化到慣性坐標系中；然后根據(jù)軌道動力學模型，對探測器的位置和速度進行外推；

(3)路標點信息的獲取

使用探測器上安裝的光學導(dǎo)航相機按照一定拍攝序列對可能的路標點進行拍照，路標點的選擇包含了天體表面的已知位置的特征地貌和天體的天然衛(wèi)星；路標點根據(jù)軌道高度、光照條件事先選擇，并列入觀測序列；最后，從導(dǎo)航圖像上提取出路標點的像素坐標，傳遞給導(dǎo)航濾波器；

(4)基于路標的探測器位置、速度的估計

基于步驟(2)中外推的探測器位置、速度對路標點的圖像坐標進行預(yù)報；將實際獲得的路標點像素坐標與預(yù)報值進行比對，構(gòu)成測量新息；然后使用擴展卡爾曼濾波對預(yù)測的探測器位置、速度進行修正，得到最終的探測器位置、速度估計值；

(5)對每一個控制周期重復(fù)(1)～(4)的步驟，完成導(dǎo)航解算。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于天體表面特征和天然衛(wèi)星路標的環(huán)繞段導(dǎo)航方法，其特征在于：所述方法同時將天體表面特征和天然衛(wèi)星均作為導(dǎo)航路標，在軌道高度高于天然衛(wèi)星軌道時以天然衛(wèi)星和天體表面大型地貌為路標，在軌道低于天然衛(wèi)星軌道時以天體局部地形為路標，導(dǎo)航濾波解算過程中路標點的數(shù)量可變。