本发明专利技术提供一种月球车联合定位方法及系统，输入月球车近似坐标以及VLBI的观测值时间差和天文导航的观测值，计算天文导航部分的偏导数，并组成天文导航部分的系数矩阵；计算VLBI部分的偏导数，并组成VLBI部分的系数矩阵；计算VLBI限制条件的偏导数，并组成VLBI限制条件的系数矩阵；计算联合系统约束条件的偏导数，并组成联合系统约束条件的系数矩阵；计算天文导航的近似值，并组成相应的矩阵；计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成相应的矩阵；组成组合系统的系数矩阵进行平差，并对计算结果进行判断是否达到收敛条件，若是则输出结果，若否则重新迭代直至达到收敛条件。本发明专利技术技术方案可提高定位精度与稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于深空探测
，特别是设及一种联合天文导航与化BI的月球车 定位方法及系统。
技术介绍
进行月球车定位时，高精度、全天候观测W及稳定性是定位系统的基本要求。目前 主要采用天文导航定位技术或VLBI技术（verylongbaselineinterferometry,甚长基线 干设测量技术）等对其进行定位。天文导航定位技术是一种绝对定位方法。采用其进行观 测得到的目标载体的位置坐标所包括的误差不会随时间与和距离增加而变大。天文导航主 要借助地球、太阳W及其他天体的观测信息来得到目标的位置信息。VLBI技术通过月球车 距地面两测站的距离不同，因此测得月球车上发出的同一信号到达两测站的时间差，从而 建立探测器与两测站的几何测量关系，通过大量的观测值W及已知的测站位置就可W计算 得到探测器的位置。 但该两种技术都有各自的缺陷： (l)VLBI定位技术可W提供高精度的位置信息，但是由于一些外部原因导致其信 号无法接收时，其将无法工作。 (2)目前采用天文导航定位技术的月球车定位精度较VLBI技术低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术在W前学者研究的基础上进一步创新改进，提出一种高精 度高稳定性的一种月球车联合定位方法及系统。 本专利技术技术方案提供一种月球车联合定位方法，执行W下步骤， 步骤1，设所求的月球车位置W参数向量表示为Y.w=[.v,y,Z, ^if，相 应近似值标记为义1/，其中（x,，y,，z,)表示月球车直角坐标，为月球车的大地坐标， 口分别为月球车在月固坐标系中的赤经、赤绅；[000引输入月球车近似坐标托o，.v,o，z,o，妍，Ao)W及VLBI的观测值时间差T郝天文导航 的观测值sinh与tanA，h表示观测天体的高度角，A为观测天体的方位角；其中，将月球 车近似坐标托0，y,0，z,。，妍，乂0)作为初始的近似值义1，（Xs。，y,。，zj表示月球车直角坐标的 初值，（妍，^0)表示其大地坐标的初值； 步骤2,计算天文导航部分的偏导数，并组成天文导航部分的系数矩阵；计算VLBI 部分的偏导数，并组成VLBI部分的系数矩阵；计算VLBI限制条件的偏导数，并组成VLBI限 制条件的系数矩阵；计算联合系统约束条件的偏导数，并组成联合系统约束条件的系数矩 阵；计算天文导航的近似值，并组成相应的矩阵；计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成 相应的矩阵；实现如下， 按照式一并根据当前的近似值义1/中参数(妍，^。）计算天文导航部分的偏导数，并 按照式二组成天文导航部分的系数矩阵Bews;【主权项】1. 一种月球车联合定位方法，其特征在于：执行以下步骤， 步骤1，设所求的月球车位置以参数向量表示为Xrfw=^s Js Zs供if，相应近 似值标记为H，其中（xs，ys，Zs)表示月球车直角坐标，（叭2)为月球车的大地坐标，λ 分别为月球车在月固坐标系中的赤经、赤炜； 输入月球车近似坐标.Vsq,以及VLBI的观测值时间差Ttl和天文导航的 观测值sin h与tan A，h表示观测天体的高度角，A为观测天体的方位角；其中，将月球车 近似坐标(?),.Vsfl,作为初始的近似值XL，（x sCI, ys(l, zs(l)表示月球车直角坐标的初 值，表示其大地坐标的初值； 步骤2,计算天文导航部分的偏导数，并组成天文导航部分的系数矩阵；计算VLBI部分 的偏导数，并组成VLBI部分的系数矩阵；计算VLBI限制条件的偏导数，并组成VLBI限制 条件的系数矩阵；计算联合系统约束条件的偏导数，并组成联合系统约束条件的系数矩阵； 计算天文导航的近似值，并组成相应的矩阵；计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成相 应的矩阵；实现如下， 按照式一并根据当前的近似值Al中参数计算天文导航部分的偏导数，并按 照式二组成天文导航部分的系数矩阵Bcns;其中，α、δ为观测的天体的赤经、赤炜，GHA为春分点的格林尼治时角；其中，为所求参数)1的改正数； 按照式三并根据当前的近似值中参数（xsCI，ys(l，zj计算VLBI部分的偏导数，并按 照式四组成VLBI部分的系数矩阵Bvm;式中，an、a12、a13为观测方程系数值，分别等于VLBI部分的偏导数(X1, Y1, Z1)表示台站1的坐标，（x2, y2, Z2)表示台站2的坐标，I^r2表示月球探测 器与台站1、台站2之间的距离值；其中，為m为所求参数（xs，ys，zs)的改正数，c表示光速；τ ^为VLBI的时延观测值；τ c 为理论的几何时延值；dxs, dys, dzs为月球车坐标的改正数； 按照式五并根据当前的近似值中参数（xsCI，ys(l，Zstl)计算VLBI限制条件的偏导数， 并按照式六组成VLBI限制条件的系数矩阵Bvm tat;其中，表示VLBI限制条件的观测值与其近似值之差； 按照式七并根据当前的近似值Xi 计算联合系统约束条件的偏导 数，并按照式八组成联合系统约束条件的系数矩阵Bdbumt;其中，kn，k12，…，k35表示联合系统限制条件观测方程的系数，分别等于联合系统约束 条件的相应偏导数；Ntl表示卯酉圈半径初值，H为月面高程；a表示椭球长半轴，e表示椭球 第一离心率；其中，Idbumt表示联合系统限制条件的观测值与其近似值之差； 按照式九并根据当前的近似值Xl,中参数(％,4)计算天文导航的近似值（sin !!、与 (tan Ah，并根据天文导航的近似值与观测值之差组成矩阵Icns;按照式十并根据（xsCI，ys〇, Zsci)计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成矩阵Ivm;式中，c τ 12。_。表示VLBI的观测值与近似值之差； 矩阵 Ivlbi组成方式为，I VLBI= ; 步骤3,由上述步骤得到的系数矩阵^、8_為^1^為131_以及近似值与观测值之差 组成的矩阵1CNS、lvm、Idbumt按照式十一组成组合系统的系数矩阵B dbl与I dbl，设参 数毛《表示真值与近似值之间的差值；按照式十二进行平差，得到，并判断结果是否满 足收敛条件，若满足则进入步骤4,不满足则将当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种月球车联合定位方法，其特征在于：执行以下步骤，步骤1，设所求的月球车位置以参数向量表示为相应近似值标记为其中(xs,ys,zs)表示月球车直角坐标，为月球车的大地坐标，λ、分别为月球车在月固坐标系中的赤经、赤纬；输入月球车近似坐标以及VLBI的观测值时间差τ0和天文导航的观测值sin h与tan A，h表示观测天体的高度角，A为观测天体的方位角；其中，将月球车近似坐标作为初始的近似值(xs0,ys0,zs0)表示月球车直角坐标的初值，表示其大地坐标的初值；步骤2，计算天文导航部分的偏导数，并组成天文导航部分的系数矩阵；计算VLBI部分的偏导数，并组成VLBI部分的系数矩阵；计算VLBI限制条件的偏导数，并组成VLBI限制条件的系数矩阵；计算联合系统约束条件的偏导数，并组成联合系统约束条件的系数矩阵；计算天文导航的近似值，并组成相应的矩阵；计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成相应的矩阵；实现如下，按照式一并根据当前的近似值中参数计算天文导航部分的偏导数，并按照式二组成天文导航部分的系数矩阵BCNS；其中，α、δ为观测的天体的赤经、赤纬，GHA为春分点的格林尼治时角；其中，为所求参数的改正数；按照式三并根据当前的近似值中参数(xs0,ys0,zs0)计算VLBI部分的偏导数，并按照式四组成VLBI部分的系数矩阵BVLBI；a11=x1-xsr1-x2-xsr2a12=y1-ysr1-y2-ysr2a13=z1-zsr1-z2-zsr2]]> 式三式中，a11、a12、a13为观测方程系数值，分别等于VLBI部分的偏导数(x1,y1,z1)表示台站1的坐标，(x2,y2,z2)表示台站2的坐标，r1、r2表示月球探测器与台站1、台站2之间的距离值；x^VLBI=dxsdysdzsBVLBI=∂(cτ12)∂xs∂(cτ12)∂ys∂(cτ12)∂zs]]> 式四其中，为所求参数(xs,ys,zs)的改正数，c表示光速；τ0为VLBI的时延观测值；τc为理论的几何时延值；dxs,dys,dzs为月球车坐标的改正数；按照式五并根据当前的近似值中参数(xs0,ys0,zs0)计算VLBI限制条件的偏导数，并按照式六组成VLBI限制条件的系数矩阵BVLBI_Lmt；0=xS0xS02+yS02+zS02dxS+yS0xS02+yS02+zS02dyS+zS0xS02+yS02+zS02dzS=ladxS+lbdyS+lcdzS]]> 式五lVLBI_Lmt=0BVLBI_Lmt=lalblc]]> 式六其中，lVLBI_Lmt表示VLBI限制条件的观测值与其近似值之差；按照式七并根据当前的近似值计算联合系统约束条件的偏导数，并按照式八组成联合系统约束条件的系数矩阵Bdbl_Lmt；其中，k11,k12,…,k35表示联合系统限制条件观测方程的系数，分别等于联合系统约束条件的相应偏导数；N0表示卯酉圈半径初值，H为月面高程；a表示椭球长半轴，e表示椭球第一离心率；ldbl_Lmt=0Bdbl_Lmt=k11k12k1300k21k220k240k31000k35]]> 式八其中，ldbl_Lmt表示联合系统限制条件的观测值与其近似值之差；按照式九并根据当前的近似值中参数计算天文导航的近似值(sin h)0与(tan A)0，并根据天文导航的近似值与观测值之差组成矩阵lCNS；矩阵lCNS组成方式为，lCNS=sinh-(sinh)0tanA-(tanA)0;]]>按照式十并根据(xs0,ys0,zs0)计算VLBI的近似值与观测值之差，并组成矩阵lVLBI；cτ120-c=c(τ0-τc)=c[τ0-((x2-xs0)2+(y2-ys0)2+(z2-zs0)2-(x1-xs0)2+(y1-ys0)2+(z1-zs0)2)]]]> 式十式中，cτ12o‑c表示VLBI的观测值与近似值之差；矩阵lVLBI组成方式为，lVLBI＝[c(τ0‑τc)]；步骤3，由上述步骤得到的系数矩阵BCNS、BVLBI、BVLBI_Lmt、Bdbl_Lmt以及近似值与观测值之差组成的矩阵lCNS、lVLBI、lVLBI_Lmt、ldbl_Lmt按照式十一组成组合系统的系数矩阵Bdbl与ldbl，设参数表示真值与近似值之间的差值；按照式十二进行平差，得到并判断结果是否满足收敛条件，若满足则进入步骤4，不满足则将作为新的近似值返回步骤2重新迭代求解直至满足收敛条件；V...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏二虎，殷志祥，刘经南，汤深权，刘建栋，刘凡，李雪川，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。