[发明专利]用于月球及深空巡视器导航控制性能的地面室内验证方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于月球及深空巡视器的导航控制性能地面室内验证方法，属于导航控制性能地面验证技术领域。

背景技术

月面巡视探测器是工作在月球表面的一类航天器，其导航与控制的功能与性能指标与典型的星、船有很大区别，是实现巡视探测所必须掌握的关键技术，需要在地面进行充分验证。

导航控制是巡视器的重要功能，其性能指标反映了巡视器的探测能力。由于月球探测是我国航天领域全新的工程，还没有有效的手段在地面对巡视器的导航控制性能进行有效验证。现有卫星和飞船的物理仿真系统是将轨控和姿控分开进行验证，月面巡视探测器的位置、速度和姿态密切相关，因此现有卫星物理仿真系统难以实现对巡视探测器的验证。

目前国内外的巡视器地面试验大多集中在对移动性能的验证和评估方面，如低重力模拟、构建多种月表地形、土槽试验等，对导航控制性能的验证尚未见详细报导。

前苏联在发射第一辆月面巡视探测器Lunokhod1前，进行了大量地面试验。研究了多种模拟月壤，并建立土槽用于测试移动系统的相关性能；为了准确获得1/6重力环境，苏联方面将相关试验台安装在飞机上，利用飞机下降过程造成1/6重力环境，对简化模型进行相关试验以获得相关试验数据。

国内哈尔滨工业大学、201所、吉林大学等也都针对月球巡视器开展了土槽试验，对巡视器的动力学特性和移动性能进行了试验分析和验证。

中国空间技术研究院于2006年建立了月面巡视器室内试验场，通过模拟月壤和灯光，建立了一个室内模拟月面环境，对研制的巡视器原理样机进行了地面试验。但由于没有准确的位置、速度，姿态测量设备，无法获得巡视器真实的位置、速度和姿态信息，无法对导航控制性能进行有效验证。

上述试验的重点都是巡视器移动性能的验证，试验时巡视器的移动和导航主要靠遥控或地面导航设备进行，巡视器没有自主导航性能，或自主导航性能没有得到有效验证。

月球或火星巡视器导航控制性能的充分验证非常必要，但目前尚没有系统的试验验证方案和手段，来动态连续获取巡视器的位置、速度和姿态信息真实值，无法为巡视器提供导航控制性能评价的参考标准。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种月球或深空巡视器导航控制性能地面验证方法。

本发明的技术解决方案是：用于月球及深空巡视器导航控制性能的地面室内验证方法，通过以下步骤实现：

第一步，构建导航控制性能地面验证系统，

导航控制性能地面验证系统包括iGPS系统、真北标识设备、3台经纬仪和若干公共标识，iGPS系统包括四台激光发射器和四个接收器，真北标识设备由安装在地基台上的立方镜组成，公共标识为安装接收器的同心圆环；

第二步，建立北-东-地坐标系F_n和真北指示立方镜坐标系F_d，得到F_n和F_d的转换矩阵

第三步，在室内试验场地四端固定安装四台激光发射器，建立iGPS系统测量坐标系F_r；

第四步，建立真北指示立方镜坐标系F_d与iGPS系统测量坐标系F_r的转换矩阵

A4.1、在室内试验场地设置4个公共标识作为控制点，利用三台经纬仪联机互瞄得到控制点在真北指示立方镜坐标系F_d下的坐标[x_di0 y_di0 z_di0]^T，i＝1，2，3，4，即