基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法技术

本发明专利技术公开的基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法，属于深空探测技术领域。本发明专利技术实现方法为：采集雷达点阵数据，建立雷达点阵数据模型。根据建立的雷达点阵数据模型求解当地导航坐标系的三轴在本体坐标系下的单位方向矢量，并根据三轴在本体坐标系下的单位方向矢量建立当地导航坐标系到着陆器本体坐标系的坐标转换矩阵；根据建立的雷达点阵数据模型与坐标转换矩阵求解着陆器在当地导航坐标系下的位置与姿态；利用求解的着陆器在当地导航坐标系下的位置与姿态进行着陆器的位置与姿态控制，实现着陆器到目标采样点的精确着陆。本发明专利技术能够为小天体着陆采样任务导航方案设计提供技术支持和参考，并解决相关工程问题。

【技术实现步骤摘要】
基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法
本专利技术涉及一种小天体着陆器相对位姿确定方法，属于深空探测

技术介绍
小天体着陆器在着陆过程中需要确定自身相对目标采样点的位置速度以及姿态信息，此信息是实现精确姿轨控，使探测器安全到达采样点的前提，也是任务成功实施的保障。着陆器的位姿确定一般通过光学导航实现，即星载光学设备拍摄着陆区域图像，将拍摄的图像与小天体全球地形数据库匹配，确定图像中特征点在数据库中的位置，再以特征点的视线矢量为导航参考信息，结合着陆动力学进行滤波估计。该方法步骤繁琐，计算量大，不能满足小天体着陆对实时性和可靠性的需求。本专利旨在专利技术一种无需匹配、无需滤波估计的着陆器相对目标点位姿确定方法，为未来小天体探测工程提供技术参考。
技术实现思路
本专利技术公开的基于雷达点阵数据小天体着陆器相对位姿确定方法要解决的技术问题为：利用雷达测量得到的预定视场范围内的距离点阵数据，提供一种小天体着陆器相对位姿确定方法，既避免测量数据与全球地形数据库的匹配，又避免滤波估计，同时还能够获得着陆器相对目标采样点的位置与姿态信息。本专利技术能够为小天体着陆采样任务导航方案设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：采集雷达点阵数据，建立雷达点阵数据模型；步骤2：根据步骤1建立的雷达点阵数据模型求解当地导航坐标系的三轴在本体坐标系下的单位方向矢量，并根据三轴在本体坐标系下的单位方向矢量建立当地导航坐标系到着陆器本体坐标系的坐标转换矩阵；步骤3：根据步骤1建立的雷达点阵数据模型与步骤2中的坐标转换矩阵求解着陆器在当地导航坐标系下的位置与姿态。

【技术特征摘要】
1.基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤1：采集雷达点阵数据，建立雷达点阵数据模型；步骤2：根据步骤1建立的雷达点阵数据模型求解当地导航坐标系的三轴在本体坐标系下的单位方向矢量，并根据三轴在本体坐标系下的单位方向矢量建立当地导航坐标系到着陆器本体坐标系的坐标转换矩阵；步骤3：根据步骤1建立的雷达点阵数据模型与步骤2中的坐标转换矩阵求解着陆器在当地导航坐标系下的位置与姿态。2.如权利要求1所述的基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法，其特征在于：还包括步骤4，利用步骤3求解的着陆器在当地导航坐标系下的位置与姿态进行着陆器的位置与姿态控制，实现着陆器到目标采样点的精确着陆。3.如权利要求1或2所述的基于雷达点阵数据的小天体着陆器相对位姿确定方法，其特征在于：步骤1实现方法为，着陆器所载雷达视场角为θ，在θ×θ的视场范围内，雷达波束照射在小天体表面并接受返回信号，测量θ×θ范围内小天表面任意一点到探测器的距离，由于雷达的测量分辨率R×R，因此雷达测量数据实际为着陆器相对R×R个点的距离数据，如式(1)所示：式中，ρi为着陆器相对点阵中第i个点的距离，xi、yi、zi为第i个点在着陆器本体坐标下的位置分量；由于雷达在着陆器本体坐标系下的安装方向矩阵是已知的，因此雷达点阵中每个点在本体坐标系下的方位ni已知，结合式(1)计算点阵中每个点在本体坐标系下的三维位置矢量...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦同，乔栋，李翔宇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11