[发明专利]一种月球软着陆精确避障异构备份方法

说明书

一种月球软着陆精确避障异构备份方法，该方法包括：(1)基于分时复用的系统硬件组态设计。对探测器软着陆飞行轨迹进行曲线特征提取，得到主减速段之后探测器以垂直姿态下降的特征曲线，进而得到成像式敏感器视场指向与探测器标称下降速度方向一致。对探测器软着陆过程中的飞行任务功能剖面进行时序特征提取，得到下降过程中按时间历程依次为粗避障段和精确避障段。(2)基于并行分布式信息处理的精避障自主重构时序设计方法。基于可并行计算的硬件基础，在精避障过程中，GNCC用于进行避障时序的控制和主动获取图像处理板的处理状态信息；图像处理板用于进行地形障碍识别计算，并将安全点信息发送给GNCC，两者工作在分布式并行计算模式下，实现精避障异构备份功能。

技术领域

本发明涉及一种月球软着陆精确避障异构备份方法，特别是将光学体制与激光体制成像敏感器组合为异构备份的系统优化配置策略，以及基于并行分布式信息处理的精避障时序设计方法。

背景技术

我国嫦娥四号着陆器在月球软着陆过程中，经主减速段、接近下降段飞行，进入100m高度的悬停段。正常情况下着陆器通过激光三维成像敏感器获取视场内着陆区地形特征信息，并计算出安全着陆点，完成精确避障。当激光三维成像敏感器发生故障时，如果没有备份策略，则着陆器会因无法获取障碍地形特征信息，导致精避障失败，影响着陆安全。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种月球软着陆精确避障异构备份方法，通过对探测器飞行轨迹的曲线特征提取和飞行功能剖面的时序特征提取，实现系统硬件资源的优化配置，将接近段粗避障中使用的光学成像敏感器复用于精避障过程，与激光三维成像敏感器构成不同成像体制的异构备份组态；通过基于并行分布式信息处理的精避障时序设计，实现激光三维成像敏感器精避障失败后的自主重构，使用光学成像敏感器进行精避障地形识别，解决了着陆器精避障无备份策略的问题，加强了故障容限能力，提高了着陆安全性。

本发明的技术方案是：一种月球软着陆精确避障异构备份方法，步骤如下：

(1)对探测器在主减速之后的飞行轨迹进行曲线特征提取得到探测器垂直下降轨迹，计算得到探测器标称下降速度方向；配置一台光学成像敏感器和一台激光三维成像敏感器，并设计使两者视场的光轴指向一致，并与探测器标称下降速度方向一致；

(2)在精避障阶段，定义满足激光三维成像条件为计时零点，在计时零点中心控制单元计算机向图像处理板发送激光三维成像敏感器成像指令；

(3)中心控制单元计算机在某一时刻T1向图像处理板发送激光三维成像敏感器数据指令，包括姿态信息、导航信息，同时记录器上时间码、姿态四元数、惯性系位置数据；

(4)中心控制单元计算机从某一时刻T2，开始每周期向图像处理板发送一次着陆点信息获取指令，记每周期时间间隔为Δt；设置计时器TimeCycTDI初值为0，计数器NcountTDI初值为0，执行步骤(5)；T2＞T1；

(5)计算TimeCycTDI＝T2+NcountTDI×Δt并判断：如果TimeCycTDI≤T3且得到图像处理板回答信息为正在处理中，则继续每周期向图像处理板发送着陆点信息获取指令，同时NcountTDI＝NcountTDI+1，重复步骤(5)；如果TimeCycTDI≤T3且得到图像处理板回答信息为安全点单位矢量数据，则不再向图像处理板发送着陆点信息获取指令，执行步骤(12)且不执行步骤(13)；如果TimeCycTDI≤T3且得到图像处理板回答信息为激光三维精避障失败信息，则不再向图像处理板发送着陆点信息获取指令，同时置激光三维精避障失败标志信息,执行步骤(6)；如果TimeCycTDIT3，则不再向图像处理板发送着陆点信息获取指令，同时置激光三维精避障失败标志信息,执行步骤(6)；

(6)如果为第一次激光三维精避障失败，则重复步骤(2)～(5)1次；如果再次激光三维精避障失败，则执行步骤(7)～(11)；