深空探测自主导航的一种路标规划方法
【专利摘要】深空探测自主导航的一种路标规划方法，方法原理主要根据Fisher信息矩阵的定义，给出基于多个视线信息的导航系统的信息矩阵的表达式；然后利用Cramer-Rao不等式，建立误差方差阵与信息矩阵的关系式，并基于误差方差阵的特征值信息进行可观性分析，定量评估路标对导航系统可观性的影响；最后选取合适的路标使得自主导航的可观度最大。
【专利说明】深空探测自主导航的一种路标规划方法
【技术领域】
[0001]本发明属于卫星导航领域，涉及一种基于路标视线信息的导航方法中的路标规划方法。
【背景技术】
[0002]航天器导航系统用来确定探测器的位置和姿态，是保障探测器能够成功进行一系列科学任务的基本系统。对于深空探测任务来说，目前的许多探测器都依赖于深空探测网。但这需要大量的地面操作，且在实时性、成本和资源上受到种种限制。因此，无论是从降低运行费用还是从提高性能角度出发，都要求探测器具有一定的自主运行能力。
[0003]目前，深空探测器主流的自主导航方式是基于光学成像测量的导航方法。而对于目标天体环绕段而言，常常采取的导航方式是基于目标天体表面路标的自主导航方式。这些路标为易识别的地貌，可以是山峰、山脊和弹坑等。
[0004]基于路标的自主导航研究可以提高深空探测的关键技术，为未来更多和更远的深空探测任务提供技术支 持和储备。这些导航方法还可以方便地移植到地球卫星的攻防等军事领域，对于实现卫星或者导弹武器的自主轨道和姿态确定有着重要和潜在的应用价值。特别是基于各种陆标信息的数据融合技术，可以在武器平台上得到广泛应用。
[0005]基于路标的自主导航技术的导航精度在很大一定程度上要取决于要观测的路标的分布，而目标天体表面上具有很大数目的路标，如何合理的规划和选取路标是十分必要的。
【发明内容】
[0006]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种深空探测自主导航的路标规划方法，该方法使得自主导航的方差的迹最小。
[0007]本发明的技术解决方案是:深空探测自主导航的一种路标规划方法，步骤如下:
[0008]( I)从η个路标中随机选取k个路标，令k=2 ;
[0009](2)判断此时的k是否小于n，若小于，则计算k个路标对应的信息矩阵F，转步骤
(3);否则，路标规划结束；
[0010](3)从上述η个路标中取k+Ι个路标，该k+Ι个路标中包含步骤(2)中选取的k个路标，则此处的k+Ι个路标具有n-k组取法；
[0011](4)计算上述n-k组路标对应的信息矩阵F」，j=l,…，n-k ；
[0012](5)根据步骤(2)以及步骤(4)中的信息矩阵F、Fj分别计算每组路标对应的误差方差阵P，Pj ；
[0013](6)根据误差方差阵P，Pj，计算n-k组路标中每组对应的向量μ j ；
[0014](7)计算向量模的大小，从中选取模最大的向量，记为max( Il Uj Il )，判断max( Il UjID是否小于预设的阈值ε，若小于，则max( || UjID对应的那组路标为规划结果，否则将k+Ι的值赋给k，从步骤(2)开始重新执行。[0015]所述的信息矩阵F计算公式如下:
【权利要求】
1.深空探测自主导航的一种路标规划方法，其特征在于步骤如下: (1)从η个路标中随机选取k个路标，令k=2； (2)判断此时的k是否小于n，若小于，则计算k个路标对应的信息矩阵F，转步骤(3);否则，路标规划结束； (3)从上述η个路标中取k+1个路标，该k+1个路标中包含步骤(2)中选取的k个路标，则此处的k+1个路标具有n-k组取法； (4)计算上述n-k组路标对应的信息矩阵Fj,j=l,…，n-k ； (5)根据步骤(2)以及步骤(4)中的信息矩阵F、h分别计算每组路标对应的误差方差阵 P，Pj ; (6)根据误差方差阵P，Pp计算n-k组路标中每组对应的向量μj ； (7)计算向量模的大小，从中选取模最大的向量，记为max(||UjII),判断max( Il UjID是否小于预设的阈值ε，若小于，则max( || UjID对应的那组路标为规划结果，否则将k+Ι的值赋给k，从步骤(2)开始重新执行。
2.根据权利要求1所述的深空探测自主导航的一种路标规划方法，其特征在于:所述的信息矩阵F计算公式如下:
【文档编号】G01C21/24GK103954287SQ201410127341
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】王大轶, 李茂登, 黄翔宇, 李骥, 郭敏文 申请人:北京控制工程研究所