[发明专利]一种基于光流信息的小天体定点着陆制导控制方法

摘要

本发明涉及一种小天体着陆制导控制方法，特别涉及一种基于光流信息的小天体定点着陆制导控制方法，属于深空探测领域。该方法利用光流法获取探测器的光流信息：利用相机获取着陆区的视线信息：利用步骤二得到的光流信息和步骤三得到的着陆区视线信息，设计探测器着陆过程所需的控制律，求取探测器的控制加速度a，带入到公式(1)，修正水平方向位置偏差，进而对探测器水平位置进行约束，实现定点着陆。该方法利用星载导航相机获得着陆区的视线信息，不需要引入新的敏感器设备，并且具有作为备用导航制导方案的潜质。

主权项

1.一种基于光流信息的小天体定点着陆制导控制方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤一、建立系统动力学方程；在着陆点固联坐标系下建立探测器的动力学方程：其中，r为探测器在着陆点固联坐标系下的位置矢量，v为探测器的速度矢量，ω为目标天体自转角速度矢量，g为探测器受到的目标天体引力加速度，a为探测器的控制加速度；二、利用光流法获取探测器的光流信息：基于针孔成像原理，利用相机速度及深度信息能得到当前时刻探测器的光流信息：其中，w＝(u,v)为探测器的光流信息，(V_x,V_y,V_z)为相机在惯性系下的平移速度，(ω_x,ω_y,ω_z)为相机在惯性系下的旋转角速度,为三维空间中任意一点M在相机坐标系下Z轴的坐标，(x,y)为点M在相机成像平面对应投影点的坐标，f为已知的相机焦距；步骤三、利用相机获取着陆区的视线信息：利用导航相机观测探测器与着陆区之间的相对视线矢量，获得相对视线矢量的测角信息；探测器位置、姿态与观测量之间的关系可以由公式(3)和公式(4)给出：其中，为着陆区相对视线矢量的测角信息；(X,Y,Z)为惯性系下着陆区的坐标；(x',y',z')为惯性系下探测器的坐标；A_ij,i,j＝1,2,3为相机坐标系相对于惯性系的方向余弦矩阵A的各个分量；利用着陆区相对视线矢量的测角信息来实现对探测器着陆过程中水平方向位置的修正；步骤四、求取探测器的控制加速度a：利用步骤二得到的光流信息和步骤三得到的着陆区视线信息，设计探测器着陆过程所需的控制律，求取探测器的控制加速度a，带入到公式(1)，目的是修正水平方向位置偏差；重复步骤二到四，以实现小天体定点着陆。