一种基于可观测性分析的深空探测器自主导航方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于可观测性分析的深空探测器自主导航方法，属于深空探测【技术领域】。本方法将可观测性分析与基于光学测量的自主导航方案相结合，利用光学测量构建自主导航方案，通过可观测性分析，选取最优导航星，使得导航系统可观测性最强，以实现导航性能最优化。本发明采用光学测量手段提供导航信息，功耗低、精度高、自主性强；结合可观测性分析对导航星进行选择，使得导航系统可观测性最强，保证导航性能；利用非线性滤波器进行导航滤波解算，提高了导航滤波的精确性及收敛性。
【专利说明】—种基于可观测性分析的深空探测器自主导航方法【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于可观测性分析的深空探測器自主导航方法，属于深空探測【技术领域】。
【背景技术】
[0002]深空探测目标天体距离远，轨道及姿态机动精度要求高，不确定性大。作为深空探测的关键技术，导航系统的稳定性、精确性及自主性直接影响到各项科学任务的成功实施。如何寻找有效的自主导航方法成为深空探测研究中亟待解决的问题。
[0003]已经成功实施的行星探測任务大多依赖于地面深空网所测量的径向距离及速度信息进行导航。为了提高地面导航的性能，在原有模型基础上加入了 ADOR測量，可以有效提高导航精度。但是由于深空探测目标一般距离地球遥远，基于地面深空网的导航方案往往受到通信延时的影响，另外受到可见弧段的约束，难以满足导航自主性与实时性的要求。
[0004]光学导航是小天体探測重要的导航方法，利用对小天体和背景星的光学测量结合星历来确定探测器的位置和速度。光学导航成功地运用在“Galileo号”接近和飞越Ida和Gaspra小行星任务上。“深空I号”任务首次实现了光学导航技术的完全自主化。但是如何选择导航星以保证导航系统性能仍需要进ー步研究。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了提高深空探測巡航段自主导航的精度与实时性，提出了ー种基于可观测性分析的深空探測自主导航方法。
[0006]本方法将可观测性分析与基于光学测量的自主导航方案相结合，利用光学测量构建自主导航方案，通过可观测性分析，选取最优导航星，使得导航系统可观测性最強，以实现导航性能最优化。
[0007]一种基于可观测性分析的深空探测自主导航方法，具体技术方案如下:
[0008]步骤1:建立深空探測巡航段状态模型。
[0009]在日心惯性坐标系下建立探測器状态模型。探測器的状态矢量为位置矢量rs =[rx,ry,rz]T和速度矢量￥3= [Vx, Vy, Vz] T。考虑太阳引力、行星引力以及其他摄动力,深空探测巡航段探測器的状态模型建立为:
【权利要求】
1.一种基于可观测性分析的深空探測器自主导航方法，其特征在于:包括如下步骤:步骤1:在日心惯性坐标系下建立探測器状态模型；探測器的状态矢量为位置矢量rs=[rx,ry，rz>t和速度矢量v3= [Vx, Vy, Vz] T ;考虑太阳引力、行星引力以及其他摄动力，深空探測器巡航段的状态模型建立为:
2.根据权利要求1所述的ー种基于可观测性分析的深空探測器自主导航方法，其特征在于:对于同一颗导航星，能同时属于不同的导航星组合。
3.根据权利要求1所述的ー种基于可观测性分析的深空探測器自主导航方法，其特征在于:可选导航星集合S中的导·航星为太阳系行星或其他小行星。
【文档编号】G01C21/02GK103591956SQ201310612878
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月27日 优先权日:2013年11月27日
【发明者】崔平远, 于正湜, 朱圣英, 高艾, 徐瑞 申请人:北京理工大学