[发明专利]测角测速组合导航半物理仿真验证系统及其试验方法

说明书

本发明提供了一种测角测速组合导航半物理仿真验证系统及其试验方法，包括：环境模拟子系统根据真实的轨道动力学噪声，输出第一数据至测角导航子系统，及输出第二数据至测速导航子系统；测角导航子系统根据第一数据以及真实的导航图像噪声，得到测角导航估计结果；测速导航子系统根据第二数据以及真实的导航光谱噪声，得到测速导航估计结果；组合导航子系统根据测角导航估计结果和测速导航估计结果，得到测角测速组合导航估计结果。本发明可在真实环境中，验证测角测速导航方法的有效性，为深空探测工程导航任务提供理论与技术支撑，同时降低技术成本，缩短研制周期，具有很强的工程价值。

技术领域

本发明涉及深空导航技术领域，具体地，涉及基于真实噪声的测角测速组合导航半物理仿真验证系统及其试验方法。

背景技术

当前深空探测的自主导航技术大多通过天文测角或测距信息来实现导航状态的实时估计，受目标天体观测条件约束原因，无法保证长期获取实时的、连续的导航信息。当前测角导航技术已在国外深空探测工程中得到实现，空间测速导航仪也已经完成了原理样机的工程化，结合测角导航对位置高精度的估计，测角测速组合导航方法可有效实现探测器连续自主、实时高精度导航，在深空探测任务中潜力巨大。

面对后续深空探测任务对高性能自主导航的需求，对测角测速组合导航开展试验研究迫切而且必要。由于航天在轨空间实时实验费用大，当前国内外均采用室内半物理仿真系统开展实验研究。对于半物理仿真验证系统，如何获取真实环境中模型的噪声特性是其难点之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种测角测速组合导航半物理仿真验证系统及其试验方法。

根据本发明提供的一种测角测速组合导航半物理仿真验证系统，包括：环境模拟子系统、测角导航子系统、测速导航子系统和组合导航子系统；

所述环境模拟子系统根据真实的轨道动力学噪声，输出第一数据至所述测角导航子系统，及输出第二数据至所述测速导航子系统；

所述测角导航子系统根据所述第一数据以及真实的导航图像噪声，得到测角导航估计结果；所述测速导航子系统根据所述第二数据以及真实的导航光谱噪声，得到测速导航估计结果；

所述组合导航子系统根据所述测角导航估计结果和所述测速导航估计结果，得到测角测速组合导航估计结果。

较佳的，以高阶模型作为标称轨道，与导航模型中动力学产生的轨道对比，通过统计标称轨道与轨道的差值时间序列特性，作为所述真实的轨道动力学噪声；

所述高阶模型是指在计算轨道时采用高精度的轨道动力学模型，高阶模型的截断误差更小，产生标称轨道；所述导航模型是指在导航解算轨道时采用实际存在比高阶模型更大截断误差的轨道动力学模型，产生导航模型中的轨道。

较佳的，通过所述环境模拟子系统中的动力学模型驱动所述测角导航子系统中的导航图像模拟器，剔除探测器与导航图像目标天体相对运动影响，统计导航图像信息偏差的时间序列特性，作为所述真实的图像噪声。

较佳的，通过所述环境模拟子系统中的动力学模型驱动所述测速导航子系统中的导航光谱模拟器，剔除探测器和导航光谱目标天体相对运动影响，统计光谱偏移误差的时间序列特征，作为所述真实的光谱噪声。

较佳的，所述测角导航子系统包括：导航图像模拟器、测角导航敏感器和测角导航算法模块；

所述导航图像模拟器根据所述第一数据以及所述真实的导航图像噪声产生当前时刻探测器所观测到的图像信号；

所述测角导航敏感器对所述图像信号进行图像信息处理和提取算法，输出导航目标图像质心参数；

所述测角导航算法模块根据导航目标图像质心参数得到所述测角导航估计结果。