[发明专利]一种天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法

权利要求书

1.一种天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，在到达火星近火点前N天，开始实施连续d天的导航观测，直至到达火星前N-d天中止,其中N的取值范围是4-8，d的取值范围是2-3，观测过程中由地面站获取地面站与探测器的距离与视向速度，由探测器自主获得指定恒星与探测器的视向速度，建立联合观测方程，结合深空动力学方程，采用扩展卡尔曼滤波获得导航结果输出。

2.根据权力要求1所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，所述地面站与探测器的距离与视向速度为：

其中，ρ为探测器与地面站间的距离；为探测器与地面站间的视向速度；为1×2的矢量；上标T为转置符号。

3.根据权力要求2所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，所述指定恒星与探测器的视向速度为：

其中，为恒星与探测器的视向速度。即恒星与探测器的相对速度矢量在两者连线方向上的投影。

4.根据权力要求3所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，所述联合观测方程为：

。

5.根据权力要求4所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，还包括观测误差，则联合观测方程表示为：

Y_i＝G(X_i,t_i)+e_i,i＝1,2,...,l(1)

式中：i为观测次数，X_i为t_i时刻的探测器状态，Y_i为t_i时刻的观测值，e_i为第i次观测误差。

6.根据权力要求1所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，所述深空动力学方程表示为：

考虑探测器在捕获段受力情况：

式中：a₀为火星二体引力加速度；a_i为第i个大天体引起的点质量摄动加速度，N为大天体数量；为火星引力场J₂项引起的摄动加速度；a_R为太阳光压引起的摄动加速度；r为探测器的位置矢量；为探测器位置矢量r对时间的导数，即速度矢量；为探测器速度矢量v对时间的导数，即加速度矢量。

7.根据权力要求1所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，所述扩展卡尔曼滤波算法的具体步骤如下：

1)、初始化：i＝1、t_i-1＝t₀、

2)、读入t_i时刻的观测量Y_i及其权重矩阵R_i；

3)、以X^*(t_i-1)为初值，将状态方程从t_i-1积分递推至t_i，得到

4)、求取

5)、以Φ(t_i-1,t_i-1)＝I为初值，将状态转移矩阵微分方程从t_i-1积分递推至t_i，得到Φ(t_i,t_i-1)；

6)、时间更新：

7)、计算观测量误差：

8)、求取

9)、求取增益：

10)、观量测更新：

11)、估计结果输出：

12)、循环迭代更新：t_i-1＝t_i，

13)、若数据已读取完毕，算法结束；否则读取下一个观测量，返回步骤2)。

8.根据权力要求1所述的天文测速与地面无线电组合的火星捕获段导航方法，其特征在于，采用B平面误差椭圆，提升导航精度。