[发明专利]利用雷达测高数据修正环火轨道递推精度的方法及系统

说明书

本发明提供了一种利用雷达测高数据修正环火轨道递推精度的方法及系统，包括：步骤S1：建立以火星为中心天体的动力学模型，计算得到预设时刻的轨道计算结果；步骤S2：以雷达测高信息作为探测器测量信息，建立雷达测高的观测模型；步骤S3：对雷达输出的高度数据作为测量信息代入雷达测高的观测模型进行处理，得到导航信息。本发明能够通过在轨道动力学模型基础上引入雷达测高数据作为观测量，通过数据融合方法，输出高精度轨道递推信息；本发明能实现较长时间器上自主轨道递推功能。

技术领域

本发明涉及航天器总体设计领域，具体地，涉及一种利用雷达测高数据修正环火轨道递推精度的方法及系统。

背景技术

火星环绕器在完成火星捕获后，成为火星卫星，在环火轨道上进行数次轨道调整进入中继轨道，再进入遥感轨道。在中继轨道上，需完成对巡视器中继通讯任务，数据传回地球，为保证中继弧段对巡视器指向，此阶段需要环绕器具备精确的轨道递推能力。在遥感轨道上，主要是火星遥感类载荷工作，中分相机、高分相机、矿物光谱仪等在高度800km以下时段内对火成像、数据传回地球，此阶段需要环绕器对火指向，为保证对火指向精度，环绕器应具备精确的轨道递推能力。

此外，火星环绕器机构部件指向对完成某些任务尤为重要，当驱动数据的来源于轨道递推结果时，轨道递推精度会直接影响到机构部件指向精度。轨道递推提供地球、太阳矢量序列，为对火、对日定向模式提供基准，为太阳翼提供驱动角，为高增益天线对准地球、中继天线对准巡视器提供指向角。递推模型采用火心模型，从上注的历元轨道递推至下次轨道上注，精度原则是确保太阳翼对日和天线对地指向精度要求在精度要求范围内。

本发明通过地面定轨初值进行轨道动力学递推，利用近火段雷达测高数据修正轨道递推结果，提高轨道参数计算精度，从而提高姿态基准和目标指向精度。

经查询，CN103017760B《一种大椭圆轨道火星探测器自主对火定向方法》与本发明类似，该专利侧重在地面通信存在延时时，自主导航敏感器又做不到工程应用的情况下，通过轨道递推和定向基准坐标系的建立，可靠的实现火星探测器自主对火定向控制。

CN111238536A《一种考虑太阳矢量的火星探测器自主轨道确定方法》与本发明类似，该专利侧重在地火转移段绕日飞行过程中，不依靠地面支持而仅依靠自身所携带的太阳敏感器和火星敏感器完成轨道确定。

CN107036603A《基于拉格朗日插值星历的火星探测器器上轨道递推算法》与本发明类似，该专利侧重读取DE405星历中行星的位置和速度，利用二次多项式插值算法求取行星的位置和速度，再使用四阶龙格库塔进行轨道递推，满足计算机有限资源约束。

专利文献CN104251701A(申请号：CN201310258660.5)公开了一种火星大气制动轨道确定方法，包括如下步骤：采集探测器自身敏感器数据；分析加速度计、星敏、陀螺数据并建立大气密度近似模型；对加速度计和激光雷达高度计建立近似模型；估计探测器的位置和速度。本发明将采用探测器携带的惯性测量单元和激光雷达高度计的测距信息进行信息融合，采用扩展卡尔曼滤波算法对导航系统进行滤波，实现大气制动段的轨道确定。但该发明不是引入雷达测高数据作为观测量，通过数据融合方法，输出得到的轨道递推信息。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用雷达测高数据修正环火轨道递推精度的方法及系统。

根据本发明提供的一种利用雷达测高数据修正环火轨道递推精度的方法，包括：

步骤S1：建立以火星为中心天体的动力学模型，计算得到预设时刻的轨道计算结果；

步骤S2：以雷达测高信息作为探测器测量信息，建立雷达测高的观测模型；

步骤S3：对雷达输出的高度数据作为测量信息代入雷达测高的观测模型进行处理，得到导航信息。

优选地，在所述步骤S1中：