[發明專利]一種行星探測進入段自主導航系統可觀測度確定方法

有效

• 申請號: 201310636322.0
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103616024A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 崔平遠;于正湜;朱圣英;高艾;徐瑞
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種行星探測進入段自主導航系統可觀測度確定方法，屬于深空探測技術領域。

背景技術

行星探測已經逐漸成為航天領域的熱點之一。未來的行星探測任務往往需要探測器著陸到特定區域以獲得更有價值的科學素材。行星表面環境惡劣，進入段動力學系統具有很大的不確定性，所以行星進入段自主導航是保證精確著陸行星表面的關鍵技術之一。已經成功實施的火星著陸任務均基于慣性導航方式，但由于初始狀態誤差、慣導器件隨機誤差、外部環境擾動等因素，難以保證導航精度。為了滿足未來行星探測進入段自主導航的精度需求，有學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航信息，有效提高導航精度。但是作為強非線性的動力學系統，如何確定行星進入段自主導航系統可觀測度以評價導航系統的性能，仍需要進一步研究。

現階段已有的針對非線性動力學系統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線性化后利用局部線性系統的可觀測分析方法獲得系統可觀測度。但這種方法引入的線性化誤差會造成動力學特性的不一致，降低計算精度甚至得到錯誤結果。第二類是從非線性系統出發，基于微分幾何理論研究系統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。第三類是考慮導航濾波結果及誤差方差陣，若濾波收斂則可證明系統是可觀測的，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果的驗證。

發明內容

本發明的目的是為提高行星探測進入段自主導航性能，提供一種行星探測進入段自主導航系統可觀測度確定方法。本方法利用著陸器與人工電信標間的測距信息構建導航測量方程，同時將基于Lie導數的可觀測度分析方法與二次型逼近方法相結合，提高了行星探測進入段自主導航系統可觀測度確定的精度，降低了計算量。

行星探測進入段自主導航系統可觀測度確定方法流程如下：

步驟1：建立著陸器動力學模型。

在行星慣性坐標系下建立6自由度動力學方程，由于行星探測進入段時間短，故忽略行星自轉的影響。著陸器的狀態為6維矢量x＝[r^T?v^T]^T，其中r＝[x?y?z]^T為著陸器的位置矢量，v＝[v_x?v_y?v_z]^T為著陸器的速度矢量。行星進入段著陸器的動力學模型建立為：