[发明专利]一种地外天体着陆过程自适应导航修正方法和系统

说明书

本发明公开了一种地外天体着陆过程自适应导航修正方法和系统，该方法包括：依次解算得到测距敏感器各个波束对应的高度修正量，并对解算得到的测距敏感器各个波束对应的高度修正量进行加权融合处理，得到全局高度修正量；根据得到的全局高度修正量，对由惯导解算输出的着陆器位置进行自适应修正；依次解算得到测速敏感器各个波束沿着波束方向的速度修正量，并对解算得到的测速敏感器各个波束沿着波束方向的速度修正量进行三维合成，得到全局速度修正量；根据得到的全局速度修正量，对由惯导解算输出的着陆器速度进行自适应修正。本发明通过将惯导的输出值与测距、测速敏感器的测量值进行有效融合，实现了着陆器相对于火星表面的高度和速度的精确估计。

技术领域

本发明属于航天器制导、导航与控制技术领域，尤其涉及一种地外天体着陆过程自适应导航修正方法和系统。

背景技术

火星探测任务的进入、下降和着陆段(Entry Descent and Landing，简称EDL)是火星探测器近7亿千米旅途的最后6、7分钟，是火星表面探测任务的关键阶段，也是最困难的阶段。EDL技术也是火星表面探测任务的关键技术之一。从火星探测器以2万千米每小时的速度进入火星大气开始，经历大气减速、降落伞拖拽、动力减速等一系列阶段，最终为了确保安全精确地降落在火星表面。火星大气进入过程的飞行环境恶劣，为了保护探测器不被高温损坏，需要将其包装在防热大底里。从大气进入到抛防热大底之前，只有惯性敏感器可用，当防热大底抛掉以后利用测距、测速敏感器对惯性导航误差进行修正，保证高度和速度估计的精确。

在着陆过程中，测距测速敏感器可能会出现异常值。一旦引入异常值，则可能会带来很大的高度和速度估计偏差，影响任务成败，因此测距测速修正算法的设计需要考虑异常值的剔除。目前异常值的剔除主要通过测距测速敏感器多波束打分判断以及与惯导比对两种手段来实现。

测距测速敏感器多波束打分判断：需要可用波束的个数至少为5，由于姿态摆动及敏感器自身测量约束，在抛大底初期可用波束会很少(小于5)，因此在抛大底初期这一时段，无法实现异常值的剔除，进而也就无法实现对高度和速度的精确估计。

惯导比对：需要对剔除阈值进行选取。剔除阈值选取过小，则可能会导致引入不了正常波束；剔除阈值选取过大，则可能会引入异常波束，从而拉偏惯导；一旦拉偏惯导，则在后续可能会导致正常波束无法满足比对阈值，引入不了修正的风险。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种地外天体着陆过程自适应导航修正方法和系统，通过将惯导的输出值(由惯导解算输出的着陆器位置和速度)与测距、测速敏感器的测量值进行有效融合，实现了着陆器相对于火星表面的高度和速度的精确估计。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种地外天体着陆过程自适应导航修正方法，包括：

依次解算得到测距敏感器各个波束对应的高度修正量，并对解算得到的测距敏感器各个波束对应的高度修正量进行加权融合处理，得到全局高度修正量；根据得到的全局高度修正量，对由惯导解算输出的着陆器位置进行自适应修正；

依次解算得到测速敏感器各个波束沿着波束方向的速度修正量，并对解算得到的测速敏感器各个波束沿着波束方向的速度修正量进行三维合成，得到全局速度修正量；根据得到的全局速度修正量，对由惯导解算输出的着陆器速度进行自适应修正。

在上述地外天体着陆过程自适应导航修正方法中，依次解算得到测距敏感器各个波束对应的高度修正量，包括：

获取惯导解算输出的本体坐标系下的引力测距敏感器第i个波束的指向在本体坐标系下的投影p_R(i)、以及测距敏感器第i个波束的距离测量值

根据p_R(i)和解算得到

其中，表示基于测距敏感器第i个波束得到的着陆器相对于天体表面的高度；