[發明專利]一種行星最終接近段自主導航方法

有效

• 申請號: 201310116783.5
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103234538A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 崔平遠;于正湜;徐瑞;高艾;朱圣英
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種行星最終接近段自主導航方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1：建立行星最終接近段狀態模型；

在日心慣性坐標系下建立探測器狀態模型；探測器的狀態矢量為位置矢量r_s=[r_x,r_y,r_z]^T和速度矢量v_s=[v_x,v_y,v_z]^T；考慮太陽引力、行星引力以及其他攝動力，建立行星進入段探測器的狀態模型為：

X·=r·sv·s=vs-μSrsrs3-μM(rMsrMs3-rMrM3)+a---(1)]]>

其中μ_S和μ_M分別為太陽和行星的引力常數，r_M為行星的位置矢量，a為其他未建模攝動力矢量，r_Ms為探測器相對于行星的位置矢量，滿足：

r_Ms=r_s-r_M????（2）

將行星進入段探測器的動力學模型描述為其中

步驟2：建立行星最終接近段自主導航測量模型；

通過探測器與n個位置確定的行星軌道器進行無線電測量及通信，得到探測器與各個行星軌道器之間的相對距離及相對速度：

R_i=|r_s-r_mi|

Vi=(vs-vmi)·(rs-rmi)|rs-rmi|]]>i=1,2,...,n????（3）

式中R_i與V_i分別為探測器到其中第i顆行星軌道器的相對距離與相對速度，r_mi=[r_xmi,r_ymi,r_zmi]^T，v_mi=[v_xmi,v_ymi,v_zmi]^T分別為第i顆行星軌道器的位置矢量和速度矢量，n為軌道器的個數；

接收脈沖星發射的X射線，并與通過地面長期觀測得到的標準波形進行比對，得到X射線到達探測器與到達太陽系質心SSB的時間差：

Δtj=tbj-tsj=nj·rbc+12cD0j[(nj·rb)2-rb2+2(nj·b)(nj·rb)]]>

-2(b·rb)]+2μsc3ln|nj·rb+rbnj·b+b+1|]]>????（4）

j=1,2,...,m

式中c為光速，n_j為太陽系質心SSB到第j顆脈沖星的單位矢量，b是SSB在日心慣性坐標系下的位置矢量，r_b為探測器相對SSB的位置矢量，滿足：

r_s=b+r_b????（5）

其中，D_0j為第j顆脈沖星到日心的距離，m為所用到的脈沖星數量；

將（4）式簡化為：

Δtj=nj·rsc+ϵj---(6)]]>

式中ε_j為服從高斯分布的測量誤差；通過無線測量信息及脈沖星測量信息的組合，構建行星最終接近段自主導航測量模型為

y=[R_i,V_i,△t_j]^T=h(x),

i=1,2,...,n,??j=1,2,...,m

步驟3：自主導航濾波解算；

根據行星最終接近段狀態模型及測量模型y=h(x)，選用非線性濾波器提高導航濾波精度及收斂速度，通過導航濾波計算對探測器狀態進行估計；最終輸出探測器狀態信息。