[发明专利]基于在轨数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法

摘要

基于在轨数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法，包括步骤1、根据在轨注入的飞船和目标的相对位置和相对姿态信息初始化相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值；2、根据飞船陀螺、加速度计测量的脉冲数计算飞船当前周期的三轴姿态角速度和三轴线速度；3、获取当前相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值并对测量值进行滤波；4、对当前周期的相对导航敏感器的状态进行判读得到导航敏感器状态的判读信息；5、遥测下传相对导航敏感器状态的判读信息，并根据判读信息对相对导航敏感器的工作状态进行判断。本发明提高了航天器交会对接过程的可靠性和安全性，便于飞控人员及时发现运行异常状况，及时排查问题。

主权项

基于在轨数据进行相对导航敏感器状态辅助判断的方法，其特征在于包括步骤如下：步骤A1：根据在轨注入的飞船和目标的相对位置和相对姿态信息初始化相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值；步骤A2：根据飞船陀螺、加速度计测量的脉冲数计算飞船当前周期的三轴姿态角速度和三轴线速度；步骤A3：获取当前相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值并对测量值进行滤波；对当前相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值进行滤波的具体方法如下：步骤B1：判断相对导航敏感器导航允许标志是否有效，若有效则转步骤B2，否则退出滤波过程进入步骤B8；步骤B2：利用空间动力学算法，根据步骤A2计算出的飞船当前周期的三轴姿态角速度和三轴线速度以及上一周期的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值，计算当前周期的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的估值；若为首次滤波，所述的上一周期相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值为步骤A1中的初始化的相对位置和相对姿态估值，否则所述的上一周期相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值为上一周期滤波过程中计算出的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态估值；步骤B3：判断相对导航敏感器数据可用标志是否有效，若有效则转步骤B4，否则退出滤波过程进入步骤B8；步骤B4：计算当前周期的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值与步骤B2中计算出的估值的差值，并将差值的绝对值与剃野阈值比较，若相对位置或相对姿态的测量值与估值的差值绝对值大于剃野阈值，则判断当前周期的相对位置或相对姿态测量值无效，转步骤B5，否则转步骤B6；所述剃野阈值表示相对位置和相对姿态的测量值的浮动范围；步骤B5：置相对导航敏感器数据可用标志无效，并退出滤波过程，进入步骤B8；步骤B6：将步骤B4中计算出的相对位置和相对姿态的测量值与估值的差值的绝对值与限幅阈值比较，若相对位置或相对姿态的测量值与估值的差值的绝对值大于限幅阈值，则将限幅阈值赋值给该差值，否则不做任何处理直接进入步骤B7；所述限幅阈值表示测量值的浮动范围；步骤B7：利用当前周期的相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的估值与步骤B6计算出的差值求和，并利用该求和结果更新当前周期相对导航敏感器位置姿态估值；步骤B8：结束；步骤A4：对当前周期的相对导航敏感器的状态进行判读得到相对导航敏感器状态的判读信息，所述的判读信息包括相对导航敏感器数据可用标志、相对导航敏感器导航允许标志和相对导航敏感器滤波收敛标志三个状态标志和相对导航敏感器滤波计数器值；所述相对导航敏感器数据可用标志表示相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值在通信信道中传输正确的标志；所述相对导航敏感器导航允许标志表示相对导航敏感器在一定时间内测量数据比较稳定时，相对导航敏感器的滤波过程可以进行的标志；所述相对导航敏感器滤波收敛标志表示当前周期相对导航敏感器测量的相对位置和相对姿态有效的标志；所述相对导航敏感器滤波计数器值表示相对导航敏感器状态判读过程的计数器的值；相对导航敏感器状态判读过程的具体步骤如下：步骤C1：判断相对导航敏感器导航允许标志是否有效，若无效则转步骤C2，否则转步骤C7；步骤C2：判断相对导航敏感器数据可用标志是否有效，若有效则转步骤C3，否则转步骤C4；步骤C3：将相对导航敏感器滤波计数器加1并进入步骤C5；步骤C4：将相对导航敏感器滤波计数器清零并进入步骤C5；步骤C5：判断相对导航敏感器滤波计数器的值是否大于阈值a，若大于则转步骤C6，否则转步骤C7；步骤C6：置相对导航敏感器导航允许标志有效以及置相对导航敏感器滤波收敛标志无效；步骤C7：若相对导航敏感器导航允许标志有效，且相对导航敏感器滤波收敛标志无效，则转步骤C8，否则转步骤C15；步骤C8：若相对导航敏感器数据可用标志有效，则转步骤C9，否则转步骤C10；步骤C9：将相对导航敏感器滤波计数器加1；步骤C10：将相对导航敏感器滤波计数器减1；步骤C11：判断相对导航敏感器滤波计数器的值是否大于阈值b，若大于则转步骤C12，否则转步骤C13；步骤C12：置相对导航敏感器滤波收敛标志有效；步骤C13：判断相对导航敏感器滤波计数器的值是否小于阈值c，若小于则转步骤C14，否则退出相对导航敏感器状态判读过程并进入步骤C21；步骤C14：置相对导航敏感器导航允许标志无效，相对导航敏感器滤波收敛标志无效，并将相对导航敏感器滤波计数器清零并进入步骤C21；步骤C15：判断相对导航敏感器滤波收敛标志是否有效，若有效则转步骤C16，否则退出相对导航敏感器状态判读过程并进入步骤C21；步骤C16：判断相对导航敏感器数据可用标志是否，若有效则转步骤C17，否则，转步骤C18；步骤C17：将相对导航敏感器滤波计数器加1；步骤C18：将相对导航敏感器滤波计数器减1；步骤C19：判断相对导航敏感器滤波计数器的值是否小于阈值d，若小于则转步骤C20，否则退出相对导航敏感器状态判读过程并进入步骤C21；步骤C20：置相对导航敏感器导航允许标志无效，相对导航敏感器滤波收敛标志无效，并将相对导航敏感器滤波计数器清零；步骤C21：结束；步骤A5：遥测下传步骤A4得到的当前周期的相对导航敏感器状态的判读信息，并根据判读信息对相对导航敏感器的工作状态进行判断；根据判断信息对相对导航敏感期的工作状态进行判断的具体方法如下：(1)若相对导航敏感器数据可用标志有效，则表示相对导航敏感器的相对位置和相对姿态的测量值在通信信道中传输正确，否则表示测量值在通信信道中传输错误；(2)若相对导航敏感器导航允许标志有效，则表示相对导航敏感器在一定时间内相对位置和相对姿态的测量值比较稳定，相对导航敏感器的滤波过程正在进行；否则表示一定时间内相对导航敏感器测量值不稳，飞船需等待相对导航敏感器测量值稳定后才能开始进行测量值滤波；(3)若相对导航敏感器滤波收敛标志有效，则表示当前相对导航敏感器测量状态有效；若相对导航敏感器滤波收敛标志无效，则表示当前相对导航敏感器测量状态无效。