基于可观测度分析的火星进入段自主导航方案设计方法技术

技术编号:8654794 阅读:407 留言:0更新日期:2013-05-01 22:23
本发明专利技术涉及一种基于可观测度分析的火星进入段自主导航方案设计方法,属于深空探测技术领域。具体为利用导航系统可观测度表征导航系统性能,结合基于无线电测量的火星进入段自主导航方案,对导航信标几何构型进行优化,实现火星进入段自主导航方案设计,保证导航性能的最优。本发明专利技术方法利用线性化方法计算可观测性矩阵,计算量小,运算速度快;利用可观测性矩阵条件数的倒数定义导航系统可观测度,对导航系统可观测性给出了定量的度量;实现导航系统可观测度最大,进一步提高了导航系统性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,属于深空探测

技术介绍
随着人类科学技术的发展,以及多个火星探测任务的成功实施,火星探测已经逐渐成为航天领域的热点之一。为了获得更为有价值的科学素材,往往需要探测器着陆到具有较高科学价值的特定区域,而火星距离地球遥远,通信延迟大,所以需要自主导航制导与控制的支持,而自主导航技术是其前提条件。火星表面环境恶劣,进入段大气环境以及重力场等特性具有很大的不确定性,急需精确鲁棒的进入段自主导航以保证火星着陆精度。“海盗号”的进入段导航采用基于惯性单元IMU的航位递推导航技术,后续的“火星探路者”、“勇气号”和“机遇号”、“凤凰号”以及“好奇号”任务都采用这种导航方式。航位递推导航技术由于进入段初始状态误差、IMU漂移和随机误差、外部环境扰动等因素,难以满足未来高精度火星着陆探测任务的着陆精度需求。为了在只利用惯性单元测量数据的情况下得到更精确、鲁棒性更强的导航方法,有学者提出结合火星大气模型的进入段导航方案。针对火星进入段非线性动力学系统,引入火星大气密度指数模型,将IMU输出同时作为外部观测量,并利用滤波算法对探测器状态进行估计,但观测信息仍然很有限,并且严本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于可观测度分析的火星进入段自主导航方案设计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:建立火星大气进入动力学模型;在火星惯性坐标系下,考虑气动力、重力以及由于火星自转产生的哥氏力,探测器的6维状态矢量为x=[r,θ,φ,V,γ,ψ]T,其中r为火星质心到探测器的距离,V为探测器速度,θ为经度,φ为纬度,γ为航迹角,ψ为指向角,ψ=0表示指向东;则火星进入段探测器的6自由度动力学模型为:r·=Vsinγθ·=Vrcosγcosψcosφφ·=Vrcosγsin&psi...

【技术特征摘要】
1.基于可观测度分析的火星进入段自主导航方案设计方法,其特征在于:包括如下步骤: 步骤1:建立火星大气进入动力学模型; 在火星惯性坐标系下,考虑气动力、重力以及由于火星自转产生的哥氏力,探测器的6维状态矢量为x=[r,θ, φ,ν, Y,Ψ]τ,其中r为火星质心到探测器的距离,V为探测器速度,Θ为经度,Φ为纬度,Y为航迹角,Ψ为指向角,ψ=0表示指向东;则火星进入段探测器的6自由度动力学模型为:2.根据权利要求1所述的基于可观测度分析...

【专利技术属性】
技术研发人员:崔平远于正湜朱圣英高艾徐瑞
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:

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