[发明专利]基于观测条件数的深空探测器自主定位路标选取方法

摘要

本发明涉及一种基于观测条件数的深空探测器自主定位路标选取方法，特别适用于双路标的探测器自主位置确定系统，属于自主导航领域。本发明通过对观测矩阵条件数的计算比较，选取两个路标即能够构建出探测器在目标天体固联坐标系下的位置，并使探测器位置确定精度大大提高，为低轨道飞行的深空探测器提供了精确可行的定位路标自主选取方法。本方法不仅考虑了路标位置对导航精度的影响，还具有计算小、解析可行等特点。

主权项

1.基于观测条件数的深空探测器自主定位路标选取方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，读取定位路标在目标天体固联坐标系下的位置数据，并将其转换为探测器相机固联坐标系下的坐标值；读取光学相机拍摄到的目标天体表面地形图像，从中提取到n个定位路标在目标天体固联坐标系下的位置矢量通过地面站做出的轨道预报和姿态递推，初步给出探测器相对目标天体的大致位置矢量探测器相机固联坐标系相对目标天体固联坐标系的转换矩阵为C_ba，则在探测器相机固联坐标系下，第i个定位路标点的位置矢量为r→i=Cba(r→*-ρ→i)]]>其中，因目标天体固联坐标系为三维坐标系，转换矩阵C_ba为三行三列矩阵；步骤2，利用步骤1得到的定位路标在探测器相机固联坐标系下的坐标值进行计算，确定观测方程条件数的参数k_ij；令x_i，y_i，z_i为探测器相机固联坐标系下第i个定位路标点的三轴位置坐标，x_j，y_j，z_j为探测器相机固联坐标系下第j个定位路标点的三轴位置坐标，则对n个定位路标中每选取两个定位路标(如第i个和第j个)组合的参数k_ij值进行计算kij=2(zi2ri2+zj2rj2-2zizjrirjcosα)(zi2zj2rjri+zj2zi2rirj)2(i,j=1,2,···,n)]]>式中r_i和r_j为第i个和第j个定位路标与探测器之间的距离，满足ri=xi2+yi2+zi2]]>rj=xj2+yj2+zj2]]>α为所选取的两个路标点视线之间的夹角，满足α=arccos(r→i·r→j|r→i||r→j|)]]>n个定位路标中任意选取两个定位路标的组合共有个，因此得到观测方程条件数的参数k_ij的值有个；步骤3，根据步骤2得到的参数k_ij，采用下式计算观测方程的条件数κ_ij：κij=1-kij+1-2kijkij]]>计算每个参数k_ij对应的条件数κ_ij，得到个κ_ij值；步骤4，根据步骤3得到的观测方程的条件数κ_ij，选取最优的定位路标；比较步骤3得到的个κ_ij值，以其中最小κ_ij值对应的第i个和第j个路标作为定位路标使用，对深空探测器的位置进行精确的定位。