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一种深空探测自主导航的信息融合方法
【专利摘要】一种深空探测自主导航的信息融合方法，步骤为：获取测距测速时刻附近的两组惯性导航结果，利用惯性导航结果计算测距时刻着陆器相对天体表面的高度，同时利用测距信息计算着陆器相对天体表面的高度，通过计算高度残差进行导航位置的高度修正。利用惯性导航结果计算测速时刻着陆器相对天体表面的速度，同时确定测速波束方向的速度，通过计算测速波束方向的速度残差并进行处理，计算得到正交速度修正量，利用速度修正量对惯性导航的速度输出进行修正。本发明方法提高了导航算法对测量信息时间不同步、过程中出现波束失效等问题的适应性和鲁棒性，同时也提高了导航精度。
【专利说明】一种深空探测自主导航的信息融合方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天器制导、导航与控制【技术领域】，涉及一种深空探测器的自主导航方法，适用于深空探测器对月球、火星、小行星等深空天体的探测任务。
【背景技术】
[0002]对于地外天体软着陆探测器的制导、导航与控制系统来说，获取准确的导航数据是保证着陆器安全软着陆的前提。由于软着陆过程时间短、自主性高，因此已实施的着陆任务以及已计划进行的着陆任务大都采用了基于惯性导航配以测距测速修正的自主导航方式。惯性导航技术依靠陀螺直接测量角速度并积分获得探测器的姿态角，或者用陀螺建立稳定平台并通过框架角获得姿态；依靠加速度计测量比力，并积分获得速度和位置。由于惯性导航是一种外推算法，其导航误差取决于导航初值以及惯性器件的误差，且呈现出随时间不断增长的特点。因此，需要配备有微波或者激光测距或测速敏感器，以对惯性导航进行修正。
[0003]为了保证速度信息的高可靠性，一般采用3个及3个以上的测速波束信息，来保证测速信息的冗余。但由于波束测量信息的时间不同步，而且某时刻可能有效波束仅有I~2个，因此已有的利用3个波束测量直接转换为3维速度信息进行修正的导航方法不再可用。而其它采用多个有效测量波束中的每个波束依次修正的导航方式，由于多个波束测量间包含了相互耦合的信息量，就会引起测量信息的重复修正，导致惯性导航信息过修正，引起导航误差增大。

【发明内容】

[0004]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供了一种利用正交分解信息的自主导航信息融合方法，通过改进深空着陆探测器自主导航信息的融合结构，提高了自主导航对测量信息时间不同步、过程中出现波束失效等问题的适应性和鲁棒性，从而提高了导航精度，满足地外天体软着陆任务的需要。
[0005]本发明的技术解决方案是:一种深空探测自主导航的信息融合方法，包括如下步骤:
[0006](I)在时刻tu获取着陆器上安装的测距敏感器的测量值P u，同时获取惯性导航系统与tu最接近的两个时刻tn_2和tn_i对应的着陆惯性系下的位置计算值'和,速度计
算值A2和
[0007](2)利用tn_2和V1以及对应的^^和/^，计算得到tu时刻着陆惯性系下着陆器的位置计算值
【权利要求】
1.一种深空探测自主导航的信息融合方法，其特征在于包括如下步骤:(1)在时刻tu获取着陆器上安装的测距敏感器的测量值PU，同时获取惯性导航系统与tu最接近的两个时刻tn_2和tn_i对应的着陆惯性系下的位置计算值/,f—_和/ t速度计算值(2和心； (2)利用tn_2和V1以及对应的<2和/，计算得到tu时刻着陆惯性系下着陆器的位置计算值
【文档编号】G01C21/24GK103900576SQ201410127686
【公开日】2014年7月2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, 黄翔宇, 李骥 申请人:北京控制工程研究所