[發明專利]一種小天體自旋角速度動力學修正方法

有效

• 申請號: 201911152442.7
• 申請日: 2019-11-22
• 公開（公告）號: CN110733671B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 秦同;喬棟;黃江川;羅燕
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發明公開的一種小天體自旋角速度動力學修正方法，屬于深空探測技術領域。本發明實現方法為：將自旋角速度引入估計系統狀態向量中，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修正狀態模型；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修正觀測模型；結合小天體自旋角速度動力學修正狀態模型與基于器間測量的小天體自旋角速度動力學修正觀測模型，采用非線性估計濾波算法對小天體自旋角速度以及兩顆探測器的位置與速度矢量進行修正，利用修正后的自旋角速度構建小天體探測器控制系統狀態模型，提高探測器在小天體固連坐標系下的軌道與姿態控制精度，提升繞飛與著陸任務安全性。

技術領域

本發明涉及一種小天體自旋角速度動力學修正方法，屬于深空探測技術領域。

背景技術

小天體自旋角速度是小天體重要的物理參數，確定小天體自旋角速度對于分析小天體演化、確定小天體附近航天器運動、定點著陸采樣具有重要意義。地面雷達與在軌光學測量是估計小天體自旋角速度的常規方法，通過光學敏感器接收周期性變化的光度信息可以估計小天體的自旋角速度。然而光學敏感器測量精度較低，導致小天體自旋角速度估計精度較低，無法滿足小天體近距離探測任務對高精度小天體自旋角速度的要求。本專利旨在發明一種小天體自旋角速度高精度修正方法，為未來小天體探測工程提供技術參考。

發明內容

本發明公開的一種小天體自旋角速度動力學修正方法要解決的技術問題為：在繞飛小天體的過程中，利用兩探測器之間的高精度測距信息，結合探測器在小天體固連坐標系下的動力學模型，修正兩探測器在固連坐標系下的軌道與小天體自旋角速度，利用修正后的自旋角速度構建小天體探測器控制系統狀態模型，提高探測器在小天體固連坐標系下的軌道與姿態控制精度，提升繞飛與著陸任務安全性。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

本發明公開的一種小天體自旋角速度動力學修正方法，將自旋角速度引入估計系統狀態向量中，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修正狀態模型；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修正觀測模型；結合小天體自旋角速度動力學修正狀態模型與基于器間測量的小天體自旋角速度動力學修正觀測模型，采用非線性估計濾波算法對小天體自旋角速度以及兩顆探測器的位置與速度矢量進行修正，利用修正后的自旋角速度構建小天體探測器控制系統狀態模型，提高探測器在小天體固連坐標系下的軌道與姿態控制精度，提升繞飛與著陸任務安全性。

本發明公開的一種小天體自旋角速度動力學修正方法，包括如下步驟：

步驟1：將自旋角速度引入估計系統狀態向量中，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修正狀態模型。

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，待修正狀態向量如式(1)所示。

X＝[r₁,v₁,r₂,v₂,ω]^T (1)

在小天體固連坐標系下建立小天體自旋角速度動力學修正狀態模型，如式(2)所示。

式中，r₁，v₁分別為探測器1的位置與速度矢量，r₂，v₂分別為探測器2的位置與速度矢量，ω為探測器的旋轉角速度，ω＝[0,0,ω]^T為旋轉角速度矢量，V為引力場勢函數，如式(3)所示。