[发明专利]一种改善着陆导航精度的初值同步方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改善着陆导航精度的初值同步方法，适用于航天探测器地外天体着陆过程的导航任务需求。

背景技术

着陆导航精度对确保着陆安全至关重要。导航初值的准确性是确保着陆导航精度的先决条件。

由于航天探测器都配置有星敏和陀螺等惯性姿态敏感器，因此姿态信息可以由探测器自主获取，而探测器相对于特定天体的平动信息，如位置和速度等，探测器不具备主动获取这些平动信息（位置和速度）的能力，需要由地面测控系统测量确定，并上行注入到探测器的星载计算机中。

探测器在启动着陆程序前，首先需接收到由地面站注入的着陆程序启动时刻的位置速度信息，作为导航初值。在着陆程序启动时刻，探测器星载计算机采集星敏和陀螺（获取探测器的惯性姿态信息）、加速度计（获取探测器的比力加速度信息）、测距敏感器（获取探测器相对月面的高程信息）、测速敏感器（获取探测器相对月面的速度）的测量数据，以地面注入的探测器的位置速度信息为导航初值，进行导航计算。

导航初值的准确性，既包括位置速度信息的准确性、位置速度信息所对应的时刻的准确性，也包括着陆下降程序启动时刻的准确性。确保两者同步启动，对改善着陆导航精度十分重要。

探测器的星载计算机是按照控制周期进行离散控制的，在这种机制下，如果简单的采用判断当前时刻是否大于着陆下降程序启动时刻的方法来启动着陆下降程序，是不能保证着陆下降程序启动时刻与地面注入的导航初值时刻严格对齐的。由于探测器在轨运行速度较大，经计算，控制周期为128ms时（航天器控制周期的典型值），经计算仅由于时间的不匹配性就会导致着陆末期垂向高度误差就有近百米。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种改善着陆导航精度的初值同步方法，解决了由于导航初值时刻与着陆下降程序启动时刻不同步造成的导航误差问题。

本发明的技术方案是：一种改善着陆导航精度的初值同步方法，步骤如下：

1）在探测器启动着陆下降程序前，由地面测控站向探测器注入着陆下降程序启动时刻t₀以及t₀时刻探测器的位置信息r₀和速度信息v₀；

2）根据地面注入的着陆下降程序启动时刻t₀，和当前控制周期启动时刻t，获得新的着陆下降程序启动时刻t_0new；

3）探测器上的星载计算机以步骤1）获得的位置信息r₀和速度信息v₀为初值，以t_0new-t₀为轨道积分时长，采用轨道外推的方法，获取t_0new时刻探测器的位置信息r_0new和速度信息v_0new；

4）探测器上的星载计算机在以t_0new为起始时刻的控制周期来临时启动着陆下降程序，星载计算机以t_0new时刻探测器的位置信息r_0new和速度信息v_0new为初值，开始下降过程的导航计算。

所述步骤2）中获得新的着陆程序启动时刻t_0new的具体方法为：（t_0new-t）=n×T，且t_0new>t₀，（t_0new-T）<t₀；其中n为正整数，T为星载计算机的控制周期。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1）本发明确保了“着陆程序”启动时刻与导航初值时刻的准确对应，避免了由于导航初值与时刻不同步造成的导航误差。

2）本发明的时刻对准算法，简单可靠，易于实现。

3）本发明的方法不需要再地面进行大量的校时计算等工作，只需要星上自主进行轨道外推计算即可。

附图说明

图1为初值时刻不同步误差Δt示意图；

图2为初值时刻不同步误差引发的速度误差示意图。

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式

如图3所示本发明方法的具体步骤为：

1）在探测器启动着陆下降程序前，由地面测控站向探测器注入着陆下降程序启动时刻t₀以及t₀时刻探测器的位置信息r₀和速度信息v₀；