[發明專利]基于天基自主光學觀測的深空目標天體初定軌方法

有效

• 申請號: 201410767103.0
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104457705B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 高艾;李興國;崔平遠;朱圣英;徐瑞
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于天基自主光學觀測的深空目標天體初定軌方法，屬于深空探測技術領域。

背景技術

未來的小天體(如小行星、彗星等)探測及防御需要實現對天體目標的實時定位。初軌確定，是實現目標天體軌道確定最基本的步驟，通過一定的定軌方法可以實現對目標軌道的初步確定、跟蹤及精確定軌，而這必須以定軌方法提供有效的軌道參數為前提。因此，構建可以高效、精確確定目標天體位置和速度的定軌方法是天體監測任務成功的基礎。

以往的深空天體定軌均采用地面天文站或近地航天器的方式測量深空天體的角位置信息。地面天文站或近地航天器利用天文望遠鏡對天體目標進行光學測量，得到其角位置信息，再利用建立的觀測方程解算出目標的位置與速度信息，從而確定了其軌道。然而，由于深空目標的遠距離造成了測量延遲、觀測幾何較差，并且由于其它星體的遮擋及地球自轉造成測量的不連續性，使得不能實時精確確定深空目標的軌道信息。

為了實時確定目標的軌道信息，需要對目標進行較近距離(0.1AU內)的觀測，探測器可以采用飛越或以太陽為中心天體的環繞軌道。由于探測器的位置、速度可以精確確定，因此可以利用光學測量得到的角度信息，并結合牛頓同倫路徑跟蹤算法，實現對目標天體在日心黃道慣性坐標系下的位置和速度的初步估計，為未來深空天體探測防御任務提供技術支持和參考。

發明內容

本發明要解決的技術問題是在深空探測器導航領域實現實時精確獲得目標天體的位置和速度信息，公開了一種基于天基自主光學觀測的深空目標天體初定軌方法，該方法在降低了初值敏感度的同時，提高了收斂速度、解算成功率和計算效率，進而提高定位效率，此外，本方法的測量裝置簡單，易于實現。

本發明的一種基于天基自主光學觀測的深空目標天體初定軌方法，具體實現步驟如下：

步驟1：將光學導航相機固連在探測器上，當探測器進入巡航段之后或在以太陽為中心的環繞軌道上時，通過光學導航相機捕捉到目標天體，獲得探測器對目標天體的測角信息(赤經β，赤緯ε)用于步驟3中解算出目標天體的位置和速度信息。

由于本發明的基于天基自主光學觀測的深空目標天體初定軌方法僅需要角度測量信息，測量角度信息只需將光學導航相機固連在探測器上，無需其他復雜測量裝置，因而本方法的測量方案簡單，易于實現。

步驟2：在日心黃道慣性坐標系下建立目標天體的軌道動力學方程。

在日心黃道慣性坐標系下，目標天體狀態X包括位置矢量r＝[x,y,z]^T、速度矢量v=[vx,vy,vz]T=[x·,y·,z·]T.]]>目標天體的軌道動力學方程X·=f(X)]]>為：

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