[發明專利]一種基于序列圖像的行星軟著陸自主導航陸標優選方法

有效

• 申請號: 202210126158.8
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114577205B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 李嘉興;王大軼;徐超;董天舒;葛東明;孫博文;侯博文;鄂薇;林海淼
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C21/24;G06F17/11
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

1.一種基于序列圖像的行星軟著陸自主導航陸標優選方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、著陸器進行著陸時采用視覺輔助慣性導航方法，根據視覺輔助慣性導航方法的連續時間狀態方程和觀測方程，確定著陸器觀測陸標時的離散時間的狀態誤差方程和觀測誤差方程；

S2根據著陸器觀測陸標時的離散時間的狀態誤差方程和觀測誤差方程，獲得離散時間系統可觀測性矩陣，判斷離散時間系統可觀測性矩陣的秩是否滿秩，若滿秩則進入S5，反之則當前觀測次數累加1并進入步驟S3；

S3增加一個采樣時刻對應的離散時間的狀態誤差方程和觀測誤差方程，并進入步驟S4；

S4更新離散時間系統可觀測性矩陣，判斷離散時間系統可觀測性矩陣的秩是否滿秩，若滿秩則進入S5；反之則當前觀測次數累加1并返回S3直至離散時間系統可觀測性矩陣的秩滿秩；

S5獲得當前的觀測次數n；

S6構建可觀測度指標模型；可觀測度指標模型用于表征著陸器觀測到陸標時對應著陸器位置的估計誤差；

S7求取能夠使所述估計誤差最小的兩個觀測角(β，γ)；根據S5獲得的觀測次數n和獲得的兩個觀測角(β，γ)，獲得著陸器與需要進行觀測陸標之間的兩個方向矢量，并獲得著陸器的位置、速度和姿態角；

確定離散時間的狀態誤差方程，具體如下：

式中：表示系統的誤差狀態矢量，表示著陸器的狀態誤差，表示陸標位置的狀態誤差；表示系統狀態轉移矩陣，n_s表示位置已知陸標的個數，n_p表示位置未知陸標的個數；右上角標(i)表示第i個時刻，(j,i)表示從第i到第j時刻；Δt表示離散時間間隔；r、v表示著陸器在著陸坐標系下的位置、速度矢量；g表示著陸系下的重力加速度；q表示從著陸坐標系到本體坐標系的姿態四元數；C(q)表示q對應的姿態轉移矩陣；和表示IMU輸出的加速度和角速度；t_i,t_j分別表示第i和第j時刻；對于任意三維矢量a＝[a_x?a_y?a_z]^T，

確定離散時間的觀測誤差方程，具體如下：

根據觀測方程，確定觀測誤差方程；

式中：表示觀測誤差矢量；η^(k)表示測量噪聲；

r_i表示從著陸器到第i個陸標的矢量；

所述可觀測度指標模型，具體為：

J＝δr+δλ

其中，r是從p₁到C的矢量，r_p2是從p₁到p₂的矢量，r₁是從C到p₁的矢量，r₂是從C到p₂的矢量；式中：α表示r與r_p2之間的夾角，β表示r₁與r₂之間的夾角，γ表示r₂與r₃之間的夾角；l表示C到p₁p₂的距離；ε表示姿態估計誤差界；表示觀測上一個陸標時的位置估計誤差；μ表示擴張參數；C為著陸器質心，p₁為著陸系原點，p₂和p₃為水平面x_L-y_L內的待優選的陸標，p₂和p₃關于平面Cp₁z_L對稱。

2.根據權利要求1所述的一種基于序列圖像的行星軟著陸自主導航陸標優選方法，其特征在于，確定離散時間的狀態誤差方程，具體如下：

根據視覺輔助慣性導航的連續時間狀態方程，確定連續時間誤差狀態方程，從而確定離散時間的狀態誤差方程。

3.根據權利要求1所述的一種基于序列圖像的行星軟著陸自主導航陸標優選方法，其特征在于，所述中：