[发明专利]一种行星动力下降段轨迹在线生成的抗干扰制导控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种行星动力下降段轨迹在线生成的抗干扰制导控制方法，主要应用于行星着陆器动力下降段在线生成轨迹并抗干扰精确着陆。

背景技术

二十世纪六十年代以来，火星探测尤其是着陆探测活动越来越频繁。然而，由于遥远的距离与大量不确定性的存在，使得火星探测过程中会遇到许多困难。从最初的“火星探测器1号”到最近的“MAVEN”火星探测器，全世界共有四十多次火星任务，其中仅有7次着陆任务取得了成功。

在火星着陆任务中，着陆过程包括火星大气进入段、伞降段与动力下降段，这个过程决定了火星着陆任务的成功与否，动力下降段作为这个过程的关键部分直接决定了火星着陆器的着陆精度。为了确保火星着陆器安全精确的着陆在火星表面，有效的制导控制方法在动力下降过程中起着关键的作用。基于“阿波罗”模式的制导控制方法被广泛研究，这些制导控制方法设计时没有考虑火星着陆器在动力下降段受到干扰的情况。然而，火星着陆器在动力下降过程中会不可避免地受到干扰，例如火星风暴与沙尘等，因此这些制导控制方法已经不能满足火星着陆器高精度着陆的需求。针对上述问题，国内外学者提出了很多有效的方法并取得了一定的成果，例如H∞等方法可以对所受干扰进行有效抑制。然而，国内外学者提出的这些鲁棒性制导控制方法保守性较大，没有充分利用所受干扰中的已知信息，造成其对燃料的消耗要求过高。此外，火星动力下降段的制导控制方法通常都是在标称轨迹的基础上进行设计的，由于着陆器要经历无控的伞降段与高度不确定性的火星表面环境，这种制导控制方法的设计方式已不能满足未来火星着陆任务的需求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对行星着陆器在受到干扰的动力下降过程，提供一种行星动力下降段轨迹在线生成的抗干扰制导控制方法，解决了行星着陆器在动力下降过程中轨迹在线规划与受到干扰导致着陆精度降低的问题，实现轨迹在线生成的同时提高了行星着陆器的着陆精度。

本发明的技术解决方案为：一种行星动力下降段轨迹在线生成的抗干扰制导控制方法，其实现步骤如下：

第一步，建立含有多源干扰的行星着陆器动力下降段系统状态空间模型

设定行星着陆器的位置和速度变量建立在笛卡尔坐标系中，原点位于行星的中心，x轴与y轴互相垂直组成赤道面，z轴指向行星的北极方向；假设这个坐标系是惯性的，则含有多源干扰的行星着陆器动力下降段系统状态空间模型为：