【技术实现步骤摘要】
基于交会概率的深空探测器接近段制导方法
本专利技术涉及一种深空探测器接近段精确制导方法，特别涉及一种基于交会概率的深空探测器接近段制导方法，属于深空探测
技术介绍
深空探测任务中探测器飞行距离远、持续时间长且距离地面远，通信延时大。随着深空探测技术的发展，自主导航与制导技术逐渐成为热点，其具有自主性强、精度高、实时性好等特点。其中接近交会段可分为飞越、撞击、捕获等部分。接近段制导的主要目的是使得探测器在期望的位置穿越目标天体的B平面，以完成后续任务。同时，由于发射系统发射能力的约束，要求探测器尽量消耗较少的燃料，接近段随着距离目标天体越来越近其可操作时间较短，且存在较多误差会对导航制导精度产生影响，这对探测器的高精度制导和燃料消耗提出了很高的要求。因此深空探测器的接近段高精度制导技术成为航天科研人员的热点问题之一。已发展的深空探测器接近段制导方法主要有预测制导律和比例制导律，预测制导律可以直接得到施加给撞击器的机动速度脉冲，实施起来简单方便，但其需要事先给定撞击器进行机动的时刻，这样会使探测器的控制时机受到...
【技术保护点】
1.基于交会概率的深空探测器接近段制导方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一：建立动力学方程；/n建立B平面坐标系和视线坐标系，B平面坐标系的原点在目标天体的质心上，B平面坐标系S轴垂直B平面并设定沿探测器进入轨迹的渐近线方向为正，T轴在目标天体公转轨道平面与B平面的交线上，R轴与S轴、轴T构成右手坐标系；由B平面坐标系定义得到B平面坐标系三轴在J2000惯性坐标系下的指向表示：/nS＝V
【技术特征摘要】
1.基于交会概率的深空探测器接近段制导方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：建立动力学方程；
建立B平面坐标系和视线坐标系，B平面坐标系的原点在目标天体的质心上，B平面坐标系S轴垂直B平面并设定沿探测器进入轨迹的渐近线方向为正，T轴在目标天体公转轨道平面与B平面的交线上，R轴与S轴、轴T构成右手坐标系；由B平面坐标系定义得到B平面坐标系三轴在J2000惯性坐标系下的指向表示：
S＝V∞/|V∞|T＝S×hR＝S×T(1)
式(1)中V∞表示无穷远处的速度，h表示目标天体的公转轨道角动量矢量方向
视线坐标系原点在探测器质心上，ξ轴沿探测器质心指向目标点方向，ζ轴同时垂直ξ轴和B平面坐标系R轴，η轴与ζ轴、ξ轴构成右手坐标系；视线坐标系三轴在B平面坐标系内表示为：
其中ρ为目标天体的位置矢量；
在视线坐标系内，目标天体相对探测器的动力学方程为：
其中Δg为探测器与目标天体的引力加速度差项，a为在探测器施加的控制力的加速度，ω为视线旋转角速度，t为时间；利用该动力学方程得到探测器穿越目标天体的脱靶量ρf：
其中ω0为当前时刻的视线旋转角速率，ρ0为当前时刻探测器与目标天体之间的距离；
步骤二：误差协方差矩阵的时间传播；
为了能够准确地预测接近末端时刻的误差协方差矩阵，令P0为当前时刻探测器估计状态的误差协方差阵在B平面坐标系内的表示，t0为当前时刻，tf为交会时刻，则交会时刻状态Xf的误差协方差矩阵表达式为：
其中Φ(tf,t0)为状态转移矩阵；交会剩余时间tgo表示为：
tgo＝ρ/|V∞(6)
通过式(5)可以预测探测器末端的误差协方差矩阵，从而建立误差椭圆进行交会概率的计算；
步骤三：计算交会概率；
在B平面坐标系中，探测器主要的速度方向为S轴方向且与B平面垂直，因此定义B平面为交会过程中的相遇平面，作为计算交会概率的二维平面；根据式(5)计算出预测末端误差协方差矩阵，再依据预测末端误差协方差矩阵将B平面中T轴、R轴方向上的位置误差分量提取出来，则B平面上误差椭圆对应的协方差矩阵PTR可表示为：
式中σT、σR分别表示T、R轴的中误差，κ为相关系数；
式(7)所表示的误差椭圆的长短轴方向与T、R轴方向不一致，为了便于交会概率的计算，需要将误差椭圆转动一个角度θ，使误差椭圆长轴方向指向T轴，则能够将误差椭圆对应的协方差矩阵化为对角阵P'TR：
σ'T,σ'R分别表示转动后所得的误差椭圆在T轴和R轴方向上的方差；
则探测器与目标点间的交会概率的二维正态分布概率密度函数表示为：
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱圣英，景钰杰，崔平远，徐瑞，梁子璇，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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