[發(fā)明專利]一種計算雙探測器在地外天體表面相對位置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611182104.4
• 申請日: 2016-12-14
• 公開（公告）號: CN106767824B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設計）人: 周歡;張鑫
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍63921部隊
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/24
• 代理公司: 中國兵器工業(yè)集團公司專利中心 11011
• 代理人: 周恒

本發(fā)明屬于深空測控領域，涉及一種計算雙探測器在地外天體表面相對位置的方法。該方法利用地面無線電干涉測量得到的兩個探測器赤經(jīng)差、赤緯差和地外天體數(shù)字高程模型，通過循環(huán)迭代修正巡視器高程值，計算兩個探測器在地外天體表面的北東地相對位置。具有適用范圍廣，收斂效果好，計算精度高，不需要測距、測速數(shù)據(jù)，不受探測器視覺可見性約束等優(yōu)點。

技術領域

本發(fā)明涉及深空測控領域，具體涉及一種計算雙探測器在地外天體表面相對位置的方法。

背景技術

在月球及深空地外天體著陸巡視探測任務中，“著陸器+巡視器”組合探測模式十分常見。嫦娥三號任務就采用該模式實現(xiàn)了我國對月球的初次著陸勘測，后續(xù)發(fā)射的嫦娥四號任務也將類似地對月球背面開展探測，而將于2020年發(fā)射的我國首次火星探測任務也包含了著陸器和火星車巡視器。在該類任務中，獲取著陸器和巡視器精確的相對位置對于工程實施和科學探測至關重要。

在國外月球和火星著陸探測以及我國嫦娥三號任務中，通常采用“視覺+慣導”的組合方法對兩個探測器進行相對定位，但視覺方法作用距離有限，當兩器之間的視線存在遮擋或者距離太遠不可見時，視覺定位方法就無法開展；而單純的慣導方法則會隨時間積累產(chǎn)生巨大的誤差(參見Liu，Z.Q.，Di，K.C.，Peng，M.，et al.，2015.High precisionlanding site mapping and rover localization for Chang’e-3 mission.Sci.ChinaPhys.Mech.Astron.58，019601.)。另一種方法是通過地面無線電跟蹤測量來計算兩者的相對位置，但通常需要測距、測速和干涉測量三種數(shù)據(jù)綜合才能進行定位，測距、測速數(shù)據(jù)用來約束視向位置關系，而干涉測量數(shù)據(jù)用來約束橫向關系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是：提供一種不需要測距和測速數(shù)據(jù)，不受視覺可見性約束，不存在累積誤差的計算雙探測器在地外天體表面相對位置的方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案如下：

一種計算雙探測器在地外天體表面相對位置的方法，包括如下步驟：

步驟一、計算著陸器在地心J2000坐標系中的赤經(jīng)α_L、赤緯δ_L和著陸器至地心的距離d_L；

步驟二、計算巡視器在地心J2000坐標系中的赤經(jīng)α_R和赤緯δ_R，并給巡視器至地心的距離d_R賦初值d_L；

步驟三、計算巡視器在地外天體中心固連坐標系中的高程值偏差ΔH；

3.1根據(jù)巡視器在地心J2000坐標系中的赤經(jīng)α_R、赤緯δ_R，和巡視器至地心的距離d_R，計算巡視器在地外天體表面的經(jīng)度L_R，緯度B_R和高程值H_R；

3.2根據(jù)步驟3.1得到的經(jīng)度L_R和緯度B_R從地外天體數(shù)字高程模型中確定巡視器的數(shù)字高程值

3.3根據(jù)公式計算巡視器在地外天體中心固連坐標系中的高程值偏差ΔH；

步驟四、判斷巡視器高程值偏差ΔH是否小于10^-5m；

若ΔH＜10^-5m，跳至步驟五；若ΔH≥10^-5m，則按照公式d_{R_new}＝d_R+K·ΔH，K為調(diào)整系數(shù)，將巡視器在地心J2000坐標系中的距離值d_R賦值為d_{R_new}后，跳轉至步驟三；