[發明專利]航天器光譜紅移自主導航方法有效
| 申請號： | 201310072007.X | 申請日： | 2013-03-06 |
| 公開（公告）號： | CN103206955A | 公開（公告）日： | 2013-07-17 |
| 發明（設計）人： | 張偉;方寶東;陳曉;尤偉;張嵬;葉輝 | 申請（專利權）人： | 上海衛星工程研究所 |
| 主分類號： | G01C21/24 | 分類號： | G01C21/24 |
| 代理公司： | 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236 | 代理人： | 郭國中 |
| 地址： | 200240 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 航天器 光譜 自主 導航 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種航天器導航定位新方法，可應用于航天器在軌飛行的導航任務，尤其適用于深空探測領域。
背景技術
航天器太空飛行，導航信息至關重要。目前，常用的導航方法有地面無線電導航、光學導航、天文導航、慣性導航以及組合導航等，這些導航方法和技術的發展已經非常成熟，并廣泛應用于航天任務中，但也都有各自的適用范圍和局限性，尤其對深空探測，這些局限性使深空自主導航的實現更加困難，從原理上看，這些方法均涉及到三方面的基本內容，一是航天器軌道動力學模型；二是系統量觀測及建模；三是濾波方法，這三方面直接決定和影響著航天器的導航精度和技術實現的復雜度。
發明內容
航天器光譜紅移導航方法是直接利用太陽系天體做光源，根據光譜紅移特性測量獲得航天器在慣性坐標系下的飛行速度參數，結合航天器姿態信息，通過積分獲得航天器在慣性坐標系下的位置參數。在此基礎上，結合星光敏感器測量獲得姿態角度參數，可進一步提高航天器的導航定位精度。
根據本發明的一個方面，提供一種航天器光譜紅移自主導航方法，在太陽系，直接利用太陽系天體作為發光源，航天器依靠自身攜帶的光譜紅移測量敏感器接收到光譜信息，根據光譜紅移測量值參數，利用航天器星光敏感器測量的航天器姿態信息，根據光譜信息、太陽系天體星歷信息、航天器姿態信息獲得航天器的速度參數，進而通過積分獲得航天器的位置參數。
優選地，利用太陽、木星、以及地球中的任一個或任多個作為發光源。
優選地，根據多源光譜紅移特性測量值參數獲得航天器在慣性坐標系下的速度參數。
優選地，航天器姿態信息包括聯合恒星敏感器、太陽敏感器測量獲得的姿態角度參數。
優選地，具體包括如下步驟：
步驟1：根據光譜紅移特征頻移公式，當航天器相對于光源運動時，在航天器上接收到的光源頻率fm與地面標定特征頻率f0的關系描述為：
其中為航天器在慣性坐標系下的速度，θ為航天器-光源連線與速度的夾角，c為真空中光速；
步驟2：選取天體慣性坐標系OXYZ；
步驟3：在慣性坐標系OXYZ下，測量得到航天器相對第一參考天體（如太陽）的徑向速率vr1（紅移測速），航天器相對第二參考天體（如木星）的徑向速率vr2（紅移測速），航天器相對第三參考天體（如地球）的徑向速率vr3（紅移測速）；
步驟4：在本體系下航天器通過太敏或星敏測得第一參考天體位置的單位矢量第二參考天體位置的單位矢量第三參考天體位置的的單位矢量
步驟5：根據幾何關系，得向量方程：
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