[发明专利]一种动力下降落月仿真过程中考虑三维地形的着陆器相对月面的距离确定方法

说明书

一种动力下降落月仿真过程中考虑三维地形的着陆器相对月面的距离确定方法，获取着陆器目标落区附近的月面三维地形数据；根据着陆器发动机动力下降落月过程中带来的偏差，确定动力下降落月过程中航迹变化包络；从获取的着陆器目标落区附近的月面三维地形数据中截取航迹变化包络覆盖的目标落区地形数据；定义地形文件格式，根据截取的航迹变化包络覆盖的目标落区地形数据，生成用于下装的二进制地形文件；将二进制地形文件下装到地面仿真计算机中；地面仿真计算机，根据二进制地形文件和三维地形搜索方式，得到考虑月面地形的着陆器动力下降落月过程中相对于月面的距离。本发明能够验证月背动力下降制导的安全性和有效性。

技术领域

本发明涉及的动力下降落月仿真过程中考虑三维地形的着陆器相对月面的距离确定方法可以应用于嫦娥四号、嫦娥五号、火星着陆过程中基于三维地形的实时仿真验证。

背景技术

月球软着陆动力下降过程中，通过惯导可以计算得到实时的位置和速度，但惯导计算的结果会随着时间产生漂移和误差，为此需要使用测距敏感器的距离数据来修正惯导的误差。常用的测距敏感器有激光测距敏感器和微波测距敏感器。不论使用哪种体制的测距敏感器，其测量输出均会受月面地形的直接影响，从而影响惯导修正的效果，进而影响着陆器制导律的平稳性以及落月的安全性。

嫦娥四号月球探测器着陆于月球背面艾特肯盆地，相比于嫦娥三号月球正面的虹湾落区，背面的艾特肯盆地地形更加崎岖、复杂，着陆难度更大。为了全面、真实反映月球背面地形对动力下降过程的影响，需要在地面实时仿真系统中加入月面三维地形，以验证动力下降过程中月面三维地形对测距敏感器输出以及着陆安全的影响。

从国内专利及文献调研来看，月球背面三维地形仿真相关的技术难点和缺点如下：

(1)月面三维地形文件包含整个月面的三维地形数据，文件数据量大，通常都在GB级别之上，无法直接用于地形搜索；

(2)月面三维地形文件和仿真计算机之间没有统一的规范接口，无法有效地将月面三维地形文件导入到仿真计算机中；

(3)传统的三维地形搜索方式需要消耗大量的时间，对于仿真系统，其实时性要求很高，传统的三维地形搜索方式无法满足仿真的实时要求。

发明内容

本发明解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种动力下降落月仿真过程中考虑三维地形的着陆器相对月面的距离确定方法。提出了根据动力下降落月过程中航迹变化包络截取满足要求的地形数据文件的方法；设计了一种月面三维地形文件和仿真计算机之间的数据接口；设计了一种三维地形搜索方式，克服了传统三维地形搜索方式的不足，可以有效满足仿真的实时性要求。

本发明解决的技术方案为：一种动力下降落月仿真过程中考虑三维地形的着陆器相对月面的距离确定方法，步骤如下：

(1)获取着陆器目标落区附近的月面三维地形数据；

(2)根据着陆器发动机动力下降落月过程中带来的偏差，确定动力下降落月过程中航迹变化包络；从步骤(1)中获取的着陆器目标落区附近的月面三维地形数据中截取航迹变化包络覆盖的目标落区地形数据；

(3)定义地形文件格式，根据步骤(2)截取的航迹变化包络覆盖的目标落区地形数据，按照定义的地形文件格式，生成用于下装的二进制地形文件；

(4)将二进制地形文件下装到地面仿真计算机中；

(5)确定三维地形搜索方式；

(6)地面仿真计算机，根据二进制地形文件和三维地形搜索方式，得到考虑月面地形影响的着陆器动力下降落月过程中相对于月面的距离。

优选的，着陆器为：着陆器携带必要的设备，以实现从月球轨道减速下降、软着陆到月球表面的目标。