[发明专利]地外天体软着陆探测器低采样频率条件下着陆指标评价方法

说明书

本发明一种地外天体软着陆探测器低采样频率条件下着陆指标评价方法，步骤如下：(1)地外天体软着陆探测器开始软着陆过程后，能够利用星上算法自主进行着陆指标实时计算；(2)当地外天体软着陆探测器满足着陆条件，对步骤(1)所述着陆指标按一定频率、一定周期数进行存储；(3)地面确认软着陆探测器安全软着陆在地外天体后，对软着陆探测器存储的着陆指标数据进行下传；(4)地面对下传的着陆指标数据进行解析，并进行评估，若着陆指标满足探测器总体所下达的软着陆任务指标要求，判定着陆指标合格；否则，判定着陆指标不合格，实现了着陆瞬间星上着陆状态的获取，为最终着陆状态确定及着陆性能评估提供了可靠技术手段。

技术领域

本发明涉及地外天体软着陆探测器低采样频率条件下着陆指标评价方法，适应于月球、火星、小行星等地外天体软着陆过程中的着陆指标评价，属航天器设计领域。

背景技术

地外天体由于距离地球远，地面深空站配置资源不足，同时受限于遥测带宽水平，遥测下传采用分帧、分频下传策略。因此，对于地外天体软着陆探测器，存在遥测数据下传时延大、数据采样频率低、相关遥测分处不同遥测帧的问题，对于地外天体软着陆探测器着陆瞬态的遥测数据难以获取。采用现有的、基于遥测数据的着陆指标评价方法仅能对着陆后稳态数据进行评估，但难以实现着陆瞬间状态的评估。

地外天体软着陆的一个典型场景为月球软着陆，以嫦娥四号月背软着陆为例：月球背面是人类从未涉足的禁区，嫦娥四号作为首个在月球背面着陆的探测器，创造了人类历史上的“第一”，具有划时代的意义。同时，着陆月球背面同时带来了新的问题，由于月球背面始终背对地球，受到月球本体的遮挡，地面站无法与探测器直接通信，虽有中继星在轨中继支持，但因码速率较低(遥测循环周期需24s)，在轨遥测稀少；另一方面，由于遥测体制的限制，星上遥测时间不能对齐，即不同遥测分处不同遥测帧，造成关键遥测之间关联性无法分析。这些因素造成地面无法通过遥测数据对探测器着陆瞬间状态进行充分分析。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供了一种地外天体软着陆探测器低采样频率条件下着陆指标评价方法，实现了地外天体软着陆探测器着陆瞬间关键着陆指标数据的获取和评估。

本发明解决的技术方案为：地外天体软着陆探测器低采样频率条件下着陆指标评价方法，步骤如下：

(1)地外天体软着陆探测器开始软着陆过程后，能够利用星上算法自主进行着陆指标实时计算；

(2)当地外天体软着陆探测器满足设定的着陆条件，对步骤(1)所述着陆指标按设定频率、设定周期数进行存储；

(3)地面确认软着陆探测器安全软着陆在地外天体后，对软着陆探测器存储的着陆指标数据进行下传；

(4)地面对下传的着陆指标数据进行解析，并对解析后的数据进行评估，若着陆指标满足探测器总体所下达的软着陆任务指标要求，判定着陆指标合格；否则，判定着陆指标不合格。

优选的，软着陆探测器，具体包含：惯性测量单元、测距测速敏感器、姿控发动机、轨控发动机、发动机关机敏感器等，其中发动机关机敏感器用于输出发动机关机信号，以表征软着陆探测器是否成功着陆。

优选的，所述的步骤(1)着陆评价指标需能够表征着陆瞬间软着陆探测器的状态信息。

优选的，着陆指标，包括：软着陆探测器相对于地外天体表面星下点天西南坐标系下的x轴、y轴和z轴速度矢量[v_{mb_g}(x),v_{mb_g}(y),v_{mb_g}(z)]，软着陆探测器本体系在地外天体J2000惯性系下的x轴、y轴和z轴角速度矢量[ω_m(x)、ω_m(y)、ω_m(z)]，软着陆探测器机械系相对地外天体表面星下点天西南坐标系下的姿态θ_Mg、ψ_Mg；