[发明专利]一种适应月面崎岖地形的IMU与测距敏感器融合方法

摘要

一种适应月面崎岖地形的IMU与测距敏感器融合方法，首先利用惯性导航和测距敏感器测量信息分别解算着陆器的高度；然后比较一段时间内惯性导航和测距敏感器分别获得的着陆器高度变化，通过事先设计的随高度变化的检测门限来判断测距敏感器的有效性，如果一致则确认测距敏感器测量有效，可引入修正；修正时，以测距敏感器计算高度和惯性导航解算高度之差作为新息，使用随高度变化的最优滤波系数矩阵来修正惯性导航位置和速度。本发明能够大大提高测距信号引入修正的准确性，降低未知不确定地形对导航系统的影响，保证导航融合的最优性，确保着陆导航的精确性和安全性。

主权项

一种适应月面崎岖地形的IMU与测距敏感器融合方法，其特征在于实现步骤如下：（1）惯性导航利用运动学方程，使用加速度计和陀螺测量的数据进行着陆器相对月心惯性系的位置、速度和姿态的外推；（2）惯性导航解算高度根据装订的参考月面半径数值，利用步骤（1）中惯性导航给出的月心惯性系的位置信息计算出相对参考月面的高度；（3）测距敏感器解算高度将着陆器上安装的测距敏感器获得的波束方向相对月面的斜距信息，通过步骤（1）中由惯性导航提供的着陆器姿态，解算出相对实际月面高度的测量值；（4）有效性判断根据相邻两个周期惯性导航和测距敏感器的高度输出，分别计算着陆器的高度变化，将步骤（2）和步骤（3）中分别由惯性导航和测距敏感器获得的高度变化数值进行比较，若小于预先设定的检测门限则判断测距信息有效，引入修正，转入步骤（5）；（5）滤波修正若测距信息有效，则对步骤（3）和步骤（4）中由惯性导航和测距敏感器获得的高度做差，并利用预先设定的最优滤波系数对惯性导航位置、速度进行滤波修正；最优滤波系数设计为着陆器高度的函数，它根据不同高度所对应的测距仪噪声和地形起伏大小通过卡尔曼滤波稳态增益求取，并经非线 性曲线拟合后装订在星载计算机上。