[發(fā)明專利]小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710877228.2
• 申請日: 2017-09-25
• 公開（公告）號: CN107883966B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;方寶東;尤偉;陳曉;王驄;張嵬;張恒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24;G01C21/20
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法，其特征在于，所述小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法包括以下步驟：

步驟一，根據(jù)航天器飛行軌道與小行星星歷，搜索飛行過程中近距離飛越的小行星列表；

步驟二，對小行星列表中的小行星進(jìn)行地面觀測，獲得特定頻率窗口下的光譜數(shù)據(jù)，建立小行星反射基準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫；

步驟三，通過航天器在軌光譜測量，與基準(zhǔn)光譜對比后，檢出頻移量；

步驟四，通過多普勒公式反演航天器相對小行星的視向速度；

步驟五，導(dǎo)航濾波，輸出位置速度估計(jì)結(jié)果；

所述步驟一中采用航天器與小行星的距離d(t)如下式作為判據(jù)：

d(t)＝|P_sc(t)-P_ast(t)|

其中P_sc(t)為航天器在t時刻下的位置矢量，P_ast(t)為小行星在t時刻下的位置矢量，由小行星星歷獲得，對飛行全過程中的時刻t∈[t₀,t_f]，t₀表示導(dǎo)航起始時刻，t_f表示導(dǎo)航結(jié)束時刻，以間隔Δt進(jìn)行遍歷，得到d(t)在t∈[t₀,t_f]區(qū)間內(nèi)的最小值d_min，當(dāng)d_min小于特定閾值d₀時，認(rèn)定航天器對小行星進(jìn)行了近距離飛越，d₀的設(shè)置需與工程實(shí)際相結(jié)合；

所述步驟五將視向速度v_r作為補(bǔ)充觀測量，送入導(dǎo)航濾波器進(jìn)行濾波估計(jì)，輸出位置與速度估計(jì)結(jié)果；

所述步驟五中導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型如下式：

式中，F(xiàn)(·)為非線性狀態(tài)方程，X(t)為n維狀態(tài)矢量，w(t)為過程噪聲；H(·)為非線性觀測方程，Z(t)為m維觀測矢量，v(t)為觀測噪聲，為系統(tǒng)狀態(tài)隨時間的變化率；

在原有觀測矢量Z(t)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步補(bǔ)充小行星視向速度觀測量v_r，導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型變?yōu)槿缦拢?/p>

針對上式進(jìn)行導(dǎo)航濾波，輸出導(dǎo)航估計(jì)結(jié)果其中，為濾波后的狀態(tài)估計(jì)值，Z'(t)為在Z(t)基礎(chǔ)上增加v_r后的觀測量，H'()為與Z'(t)相對應(yīng)的觀測方程。

2.如權(quán)利要求1所述的小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法，其特征在于，所述多普勒公式如下式：

v_r＝cΔf/f₀

其中，v_r為視向速度，c為光速，f₀為基準(zhǔn)光譜的中心頻率，Δf表示頻移量。

3.如權(quán)利要求1所述的小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟二通過地面臺站觀測飛越小行星光譜，建立基準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，并在發(fā)射前將數(shù)據(jù)加載至航天器上，供自主導(dǎo)航使用。

4.如權(quán)利要求1所述的小行星反射光譜的深空導(dǎo)航方法，其特征在于，所述步驟三通過航天器攜帶的敏感器進(jìn)行在軌光譜測量。