[发明专利]一种基于多波束测距测速和惯性的着陆段鲁棒融合方法

权利要求书

1.一种基于多波束测距测速和惯性的着陆段鲁棒融合方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)建立探测器高度和垂向速度的二阶动力学系统；

(2)根据探测器高度和垂向速度的二阶动力学系统确定探测器测距的虚拟高度；

(3)使用探测器测距的虚拟高度建立探测器高度和垂向速度的统一线性方程，并得到最优无偏估计；

所述的探测器高度和垂向速度的统一线性方程为

z_hv＝H_hvx_hv+w_hv

其中，x_hv＝[h,v_ver]^T，为探测器惯导系统预测的探测器状态，w_hv为z_hv对应的噪声，ΔT为惯导系统的积分周期，h为探测器的高度，v_ver为探测器的垂向速度，为探测器测距的虚拟高度；

所述的步骤(3)中的最优无偏估计为

其中，为探测器惯导系统得到的对应的误差方差，为探测器高度h的方差，C_hvh为探测器惯导与测距的相关矩阵；

(4)根据最优无偏估计得到高度和垂向速度；

(5)建立探测器相对于行星的速度的动力学方程；

(6)建立探测器测速敏感器的测量方程；

(7)根据探测器相对于行星的速度的动力学方程、探测器测速敏感器的测量方程得到探测器速度的统一线性方程及线性无偏估计；

所述的探测器速度的统一线性方程为

其中，为探测器惯导输出的探测器相对于行星的速度，l为测速敏感器可用的测速波束数目，I₃为三维矩阵，则惯导输出和波束测量可以写作统一的线性方程，w为探测器惯导可以输出探测器相对于行星的速度对应的噪声；v_e为探测器相对于行星的速度；上标i表示投影在惯性系下；为测速敏感器第i个波速的测量值，p_(i)为测速敏感器第i个波速的指向，ν_v(i)为对应的测量噪声；

线性无偏估计为

其中，为惯导计算的误差方差；为ν_v(i)的方差，即为C_v(i)v(i)；C_wv(i)为探测器惯导与第i个波束误差的相关矩阵；

(8)根据步骤(7)得到的探测器相对于行星的速度的线性无偏估计，借助方差上界理论得到探测器相对于行星速度的鲁棒估计。

2.根据权利要求1所述的一种基于多波束测距测速和惯性的着陆段鲁棒融合方法，其特征在于：所述的探测器高度和垂向速度的二阶动力学系统为

其中，h为探测器的高度，v_ver为探测器的垂向速度，g为引力加速度，f_ver为探测器上的加速度计测得的加速度在重力方向的投影，为探测器的高度h的一阶导数，为探测器的垂向速度v_ver的一阶导数。

3.根据权利要求2所述的一种基于多波束测距测速和惯性的着陆段鲁棒融合方法，其特征在于：所述的探测器测距的虚拟高度为

其中，ν_hi为测距仪第i个波束测量得到的观测高度对应的观测噪声，探测器上测距仪第i个波束测得的斜距u_g为重力方向，ρ_i为第i个波束指向，ν_i为第i个波束对应的观测噪声。

4.根据权利要求3所述的一种基于多波束测距测速和惯性的着陆段鲁棒融合方法，其特征在于：所述的步骤(4)根据最优无偏估计得到高度和垂向速度的方法为：

利用的上界矩阵代替其中，I₂为2维单位矩阵。