[發(fā)明專利]一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911152442.7
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110733671B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦同;喬棟;黃江川;羅燕
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

1.一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟1：將自旋角速度引入估計系統(tǒng)狀態(tài)向量中，在小天體固連系下建立基于器間測量的小天體自旋角速度動力學(xué)修正狀態(tài)模型；

步驟2：以器間測距為觀測量，建立基于器間測量的小天體自旋角速度動力學(xué)修正觀測模型；

步驟3：結(jié)合步驟1中的小天體自旋角速度動力學(xué)修正狀態(tài)模型，以及步驟2中的基于器間測量的小天體自旋角速度動力學(xué)修正觀測模型，采用非線性導(dǎo)航濾波算法對兩顆探測器位置速度矢量以及小天體自旋角速度進行協(xié)同修正，得到修正后自旋角速度，同時得到修正后的探測器位置速度矢量；

步驟1實現(xiàn)方法為，

兩顆探測器在繞飛小天體過程中，需要依靠器間測距信息修正小天體自旋角速度，以及兩顆探測器的位置與速度信息，待修正狀態(tài)向量如式（1）所示

（1）

在小天體固連坐標(biāo)系下建立小天體自旋角速度動力學(xué)修正狀態(tài)模型，如式（2）所示；

（2）

式中，，分別為探測器1的位置與速度矢量，，分別為探測器2的位置與速度矢量，為探測器的旋轉(zhuǎn)角速度，為旋轉(zhuǎn)角速度矢量，為引力場勢函數(shù)，如式（3）所示

（3）

式中，為小天體引力常數(shù)，為探測器到小天體中心的距離，為勒讓德多項式及其函數(shù)，和分別是多項式的次數(shù)和階數(shù)，為小天體的參考半徑，和分別為小天體的緯度和經(jīng)度，和為歸一化的系數(shù)；

步驟2實現(xiàn)方法為，

兩探測器在繞飛小天體的過程中，通過器間測量技術(shù)獲得兩探測器之間的相對距離，基于器間測量的小天體自旋角速度動力學(xué)修正觀測模型如式（4）所示

（4）

式中，為測距誤差。

2.如權(quán)利要求1所述的一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法，其特征在于：還包括步驟4，利用步驟3修正后的自旋角速度構(gòu)建小天體探測器控制系統(tǒng)狀態(tài)模型，提高探測器在小天體固連坐標(biāo)系下的軌道與姿態(tài)控制精度，提升繞飛與著陸任務(wù)安全性。

3.如權(quán)利要求1或2所述的一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法，其特征在于：包括但不限于兩顆探測器，當(dāng)探測器為多顆時，將各個探測器在小天體固連坐標(biāo)系下的位置速度矢量以及小天體自旋角速度作為待修正狀態(tài)向量，通過測量各探測器之間的距離信息，實現(xiàn)小天體自旋角速度與各探測器位置速度動力學(xué)修正，利用修正后的自旋角速度構(gòu)建小天體探測器控制系統(tǒng)狀態(tài)模型，提高探測器在小天體固連坐標(biāo)系下的軌道與姿態(tài)控制精度，提升繞飛與著陸任務(wù)安全性。

4.如權(quán)利要求1所述的一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法，其特征在于：步驟3實現(xiàn)方法為，

結(jié)合步驟1中的小天體自旋角速度動力學(xué)修正狀態(tài)模型式（2），以及步驟2中的基于器間測量的小天體自旋角速度動力學(xué)修正觀測模型式（7），采用非線性導(dǎo)航濾波算法對兩顆探測器位置速度矢量以及小天體自旋角速度進行協(xié)同修正，得到修正后自旋角速度，同時得到修正后的探測器位置速度矢量。

5.如權(quán)利要求4所述的一種小天體自旋角速度動力學(xué)修正方法，其特征在于：步驟3中非線性導(dǎo)航濾波算法包括擴展卡爾曼濾波算法與無跡卡爾曼濾波算法。