一种用于火星着陆的测距测速敏感器波束指向确定方法技术

一种用于火星着陆的测距测速敏感器波束指向确定方法，综合考虑探测器构型布局、兼顾远近距离段测量精度需求及与两类测距测速敏感器的异构备份，确定了微波测距测速敏感器的4个固定指向波束的指向和相控阵敏感器的9个固定的波束指向方位。在实际使用中，相控阵敏感器在每个测量周期内通过星载计算机计算指定4个波束来提供测距测速信息。通过对微波测距测速敏感器和相控阵敏感器的8个波束方向获得的相对距离及速度信息进行多波束信息融合处理，即可解算出探测器相对火星表面的相对距离与速度等信息。离与速度等信息。离与速度等信息。

【技术实现步骤摘要】
一种用于火星着陆的测距测速敏感器波束指向确定方法


[0001]本专利技术涉及一种用于火星着陆的测距测速敏感器波束指向确定方法，适用于航天器火星着陆过程的测距测速波束的指向确定。

技术介绍

[0002]火星着陆过程从探测器接触火星大气进入点开始，到安全着陆火星表面结束。主要包括气动减速、伞降减速和动力减速等几个关键阶段，其中动力减速段可进一步分为动力规避、悬停成像、避障机动和缓速下降等阶段。在大气进入前的阶段，主要依靠地面测定轨注入探测器初始的位置速度和定姿敏感器确定的姿态信息作为导航初值，之后探测器利用自身配置的惯性测量单元开始自主导航外推，实时获取探测器当前的位置速度和姿态信息。然而由于惯性测量单元自身性能限制、导航的误差累积效应以及着陆区域的不确知性，单纯依靠惯导外推难以保证探测器安全着陆。因此，需要配置测距测速敏感器在着陆末端(防热大底抛离后)测量探测器相对火星表面的相对位置以及速度信息，用以修正导航数据，提高导航精度，保证着陆安全，如图1所示。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于火星着陆的测距测速敏感器波束指向确定方法，其特征在于，探测器上搭载有微波测距测速敏感器和相控阵敏感器；微波测距测速敏感器采用固定指向的4波束，在探测器本体机械坐标系下，其中波束R1指向
‑
X轴方向；波束R2、R3、R4与波束R1呈45
°
夹角，且波束R2、R3、R4在YZ平面的投影面上两两间夹角为120度；相控阵敏感器采用9个固定指向的波束，在探测器本体机械坐标系下：波束1与
‑
X轴夹角为5
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为70
°
，与Z轴夹角为160
°
；波束2与
‑
X轴夹角为30
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为0
°
，与Z轴夹角为90
°
；波束3与
‑
X轴夹角为45
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为45
°
，与Z轴夹角为135
°
；波束4与
‑
X轴夹角为45
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为90
°
，与Z轴夹角为180
°
；波束5与
‑
X轴夹角为30
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为130
°
，与Z轴夹角为140
°
；波束6与
‑
X轴夹角为40
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为175
°
，与Z轴夹角为85
°
；波束7与
‑
X轴夹角为30
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为135
°
，与Z轴夹角为45
°
；波束8与
‑
X轴夹角为40
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为90
°
，与Z轴夹角为0
°
；波束9与X轴夹角为45
°
，在YZ平面的投影与Y轴夹角为40
°
，与Z轴夹角为50
°
；当探测器的高度较高时，相控阵敏感器按同时满足如下条件选用4个波束工作：地面根据单机在轨自检结果确定选用的波束可用；按波束3、4、6、9，波束3、6、8、9，波束4、6、7、9，波束3、5、6、9，波束3、5、8、9共五种组合波束的顺序依次判断，当任一种组合波束中的每个波束均与垂向夹角小于60
°
时，则选中该组波束；如果五种组合波束均未选中，且在所有波束中与垂向夹角小于60
°
的波束大于等于4个，则选择2个与垂向夹角最大的波束和2个与垂向夹角最小的波束；如果五种组合波束均未选中，且在所有波束中与垂向夹角小于60
°
的波束小于4个，则选择4个与垂向夹角最小的波束；当探测器的高度较低时，相控阵敏感器按同时满足如下条件选用4个波束工作：地面根据单机在轨自检结果确定选用的波束可用；按波束1、3、6、9，波束1、2、5、8，波束1、2、4、7共三种组合波束的顺序依次判断，当任一种组合波束中的每个波束均与垂向夹角小于60
°
时，则选中该组波束；如果三种组合波束均未选中，且在所有波束中与垂向夹角小于60
°
的波束大于等于4个，则选择2个与垂向夹角最大的波束和2个与垂向夹角最小的波束；如果三种组合波束均未选中，且在所有波束中与垂向夹角小于60
°
的波束小于4个，则选择4个与垂向夹角最小的波束。2.根据权利要求1所述的波束指向确定方法，其特征在于，微波测距测速敏感器工作在Ka频段，相控阵敏感器工作在Ku频段。3.根据权利要求1所述的波束指向确定方法，其特征在于，悬停成像之前，探测器的高度较高；悬停成像之后，探测器的高度较低。4.一种火星着陆过程中测距测速方法，其特征在于，采用权利要求1
‑
3中任一项所述的方法确定波束指向，利用微波测距测速敏感器的4个波束和相控阵敏感器的4个波束方向获得相对距离及速度，然后进行多波束信息融合处理，解算出探测器相对火星表面的相对距离与速度。5.根据权利要求4所述的火星着陆过程中测距测速方法，其特征在于，探测器上搭载有<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旺旺，赵宇，王晓磊，郝策，徐李佳，王云鹏，李茂登，郭敏文，周益，张琳，徐超，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：