一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法技术

一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法，采用平行式定姿框架，在前台使用传统的惯性导航外推，得到惯性位置、速度和姿态，利用惯性位置和姿态获得引力方向在本体坐标系下的投影；在后台利用测速敏感器和惯性测量单元进行基准重构，得到另外一个引力方向在本体系下的投影。后台的引力方向和前台的引力方向进行实时监视和比对，一旦两者超过一定的阈值，则利用欧拉旋转原理对前台的引力方向进行旋转使得其和后台的引力方向重合，实现姿态的修正目的。该方法避免了测速姿态修正不完全可观带来的滤波发散问题，可以提高大动态飞行环境的惯性导航姿态精度，提高着陆指标。提高着陆指标。提高着陆指标。

【技术实现步骤摘要】
一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法


[0001]本专利技术涉及一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法，属于航天器自主导航和姿态确定


技术介绍

[0002]火星探测任务的进入、降落与着陆段(Entry，Descent，and Landing，简称EDL)是火星探测器近7亿千米旅途的最后6、7分钟，是火星表面探测任务的关键阶段，也是最困难的阶段。EDL技术也是火星表面探测任务的关键技术之一。从火星探测器以2万千米每小时的速度进入火星大气开始，经历大气减速，降落伞拖拽，动力减速等一系列的阶段，最终为了确保安全精确地降落在火星表面。
[0003]火星探测的失败案例中较多是由于火星着陆器在下降着陆过程中出现意外，导致整个探测任务的失败。苏联的火星
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6于1973年08月05日发射，着陆器在下降期间出现故障，失去了与地球的联系；美国1999年01月03日发射的火星极地着陆器，在着陆下降期间通信丧失，着陆器坠毁；欧空局在2003年6月2号发射的火星快车/猎兔犬
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2的火星着陆器也在着陆过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、利用t
k
时刻惯性导航外推得到着陆器的惯性位置、姿态矩阵，确定t
k
时刻引力方向在着陆器本体系下的投影S2、利用测速敏感器在t
k
和t
k+1
时刻的观测量估计t
k
和t
k+1
时刻着陆器的本体速度，然后获得t
k
时刻引力方向在惯性系下的投影；S3、根据本体系到惯性系的姿态转换矩阵、t
k
时刻引力方向在惯性系下的投影，获得t
k
时刻测速敏感器估计的引力方向在本体系的投影计算与之间的夹角θ
k
，并构造旋转的欧拉轴i
k
；利用θ
k
和i
k
确定旋转四元数；S4、根据所述旋转四元数和t
k
时刻惯导系统的姿态矩阵对应的四元数，获得修正后的姿态四元数。2.根据权利要求1所述的一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法，其特征在于，S2中，根据测速敏感器的测量方程，估计测速敏感器在某一时刻的着陆器本体速度。3.根据权利要求1所述的一种火星着陆过程利用测速敏感器的姿态修正方法，其特征在于，S3中，对某一时刻，根据θ
k
确定t
k
时刻需要的旋转角度θ
rot,k
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂登，黄翔宇，胡锦昌，郭敏文，徐超，魏春岭，张晓文，王晓磊，赵宇，刘旺旺，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：