[发明专利]基于在轨数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种基于在轨实时数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法，可用于空间交会对接过程中的交会对接敏感器数据正确性判断，为飞行过程的正确性提供判断依据，属于空间交会对接技术领域。

背景技术

空间交会对接技术是通过对本体航天器的位置和姿态进行精确控制，在近地轨道上实现与目标航天器的物理接触的技术。与传统的卫星控制技术相比，空间交会对接技术涉及到与目标航天器的相对位置和姿态信息的获取及处理，需要用到一系列相对导航敏感器，如激光雷达、微波雷达、CRDS相机等。

在交会对接过程中，相对导航敏感器的工作状态直接影响到交会对接的成败，因此无论是型号研制过程中的调试、测试环节，还是型号发射阶段的飞控过程，都需要相对导航敏感器状态的辅助判断方法。

航天器的在轨运行期间，地面飞控人员需要关注大量的遥测信息，对相对导航敏感器状态的监测更需要较高的实时性，因此必须设计自动化、直观、可靠的辅助判断方法，对相对导航敏感器状态进行实时的监测。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，提供了基于在轨实时数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法，实现了对各个相对导航敏感器的运行状态进行实时监视及预警，提高了航天器交会对接过程的可靠性和安全性，便于飞控人员及时发现运行异常状况，及时排查问题。

本发明的技术解决方案是：

基于在轨数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法，包括步骤如下：

步骤A1：根据在轨注入的飞船和目标的相对位置和相对姿态信息初始化相对导航敏感器的相对位置(相对敏感器的相对位置由相对导航敏感器获得的飞船和目标的相对位置)和相对姿态估值；

步骤A2：根据飞船陀螺、加速度计测量的脉冲数计算飞船当前周期的三轴姿态角速度和三轴线速度；

步骤A3：获取当前相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值并对测量值进行滤波；

步骤A4：对当前周期的相对导航敏感器的状态进行判读得到导航敏感器状态的判读信息，所述的判读信息包括相对导航敏感器数据可用标志、相对导航敏感器导航允许标志和相对导航敏感器滤波收敛标志三个状态标志和相对导航敏感器滤波计数器值；所述相对导航敏感器数据可用标志表示相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值在通信信道中传输正确的标志；所述相对导航敏感器导航允许标志表示相对导航敏感器在一定时间内测量数据比较稳定时，相对导航敏感器的滤波过程可以进行的标志；所述相对导航敏感器滤波收敛标志表示当前周期相对导航敏感器测量的相对位置和相对姿态有效的标志；所述相对导航敏感器滤波计数器值表示相对导航敏感器状态判读过程的计数器；

步骤A5：遥测下传步骤A4得到的当前周期的相对导航敏感器状态的判读信息，并根据判读信息对相对导航敏感器的工作状态进行判断。

所述步骤A3中对当前相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值进行滤波的具体方法如下：

步骤B1：判断相对导航敏感器导航允许标志是否有效，若有效则转步骤B2，否则退出滤波过程进入步骤B8；

步骤B2：利用空间动力学算法，根据步骤A2计算出的飞船当前周期的三轴姿态角速度和三轴线速度以及上一周期的相对导航敏感器的相对位置和姿态估值，计算当前周期的相对导航敏感器的相对位置和姿态的估值；若为首次滤波，所述的上一周期相对导航敏感器的相对位置和姿态估值为步骤A1中的初始化的相对位置和姿态估值，否则所述的上一周期相对导航敏感器的相对位置和姿态估值为上一周期滤波过程中计算出的相对导航敏感器的相对位置和姿态估值；

步骤B3：判断相对导航敏感器数据可用标志是否有效，若有效则转步骤B4，否则退出滤波过程进入步骤B8；

步骤B4：计算当前周期的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值与步骤B2中计算出的估值的差值，并将差值的绝对值与剃野阈值比较，若相对位置或相对姿态的测量值与估值的差值绝对值大于剃野阈值，则判断当前周期的相对位置或相对姿态测量值无效，转步骤B5，否则转步骤B6；所述剃野阈值表示相对位置和相对姿态的测量值的浮动范围；

步骤B5：置相对导航敏感器数据可用标志无效，并退出滤波过程，进入步骤B8；

步骤B6：将步骤B4中计算出的相对位置和相对姿态的测量值与估值的差值的绝对值与限幅阈值比较，若相对位置或相对姿态的测量值与估值的差值的绝对值大于限幅阈值，则将限幅阈值赋值给该差值，否则不做任何处理直接进入步骤B7；所述限幅阈值表示测量值的浮动范围；