一種改善著陸導(dǎo)航精度的初值同步方法技術(shù)

一種改善著陸導(dǎo)航精度的初值同步方法，本方法通過調(diào)整著陸下降程序的啟動時刻與星載計算機的控制周期起始時刻一致，同時將導(dǎo)航初值按照星載計算機的控制周期起始時刻進行更新，確保了導(dǎo)航初值、著陸下降程序起始時刻與控制周期起始時刻同步，進而改善了著陸下降過程的導(dǎo)航精度；本發(fā)明專利技術(shù)的時刻對準算法，簡單可靠，易于實現(xiàn)，不需要再地面進行大量的校時計算等工作，只需要星上自主進行軌道外推計算即可。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，適用于航天探測器地外天體著陸過程的導(dǎo)航任務(wù)需求。
技術(shù)介紹
著陸導(dǎo)航精度對確保著陸安全至關(guān)重要。導(dǎo)航初值的準確性是確保著陸導(dǎo)航精度的先決條件。由于航天探測器都配置有星敏和陀螺等慣性姿態(tài)敏感器，因此姿態(tài)信息可以由探測器自主獲取，而探測器相對于特定天體的平動信息，如位置和速度等，探測器不具備主動獲取這些平動信息(位置和速度)的能力，需要由地面測控系統(tǒng)測量確定，并上行注入到探測器的星載計算機中。探測器在啟動著陸程序前，首先需接收到由地面站注入的著陸程序啟動時刻的位置速度信息，作為導(dǎo)航初值。在著陸程序啟動時刻，探測器星載計算機采集星敏和陀螺(獲取探測器的慣性姿態(tài)信息)、加速度計(獲取探測器的比力加速度信息)、測距敏感器(獲取探測器相對月面的高程信息)、測速敏感器(獲取探測器相對月面的速度)的測量數(shù)據(jù)，以地面注入的探測器的位置速度信息為導(dǎo)航初值，進行導(dǎo)航計算。導(dǎo)航初值的準確性，既包括位置速度信息的準確性、位置速度信息所對應(yīng)的時刻的準確性，也包括著陸下降程序啟動時刻的準確性。確保兩者同步啟動，對改善著陸導(dǎo)航精度十分重要。探測器的星載計算機是按照控制周期進行離散控制的，在這種機制下，如果簡單的采用判斷當前時刻是否大于著·陸下降程序啟動時刻的方法來啟動著陸下降程序，是不能保證著陸下降程序啟動時刻與地面注入的導(dǎo)航初值時刻嚴格對齊的。由于探測器在軌運行速度較大，經(jīng)計算，控制周期為128ms時(航天器控制周期的典型值)，經(jīng)計算僅由于時間的不匹配性就會導(dǎo)致著陸末期垂向高度誤差就有近百米。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了，解決了由于導(dǎo)航初值時刻與著陸下降程序啟動時刻不同步造成的導(dǎo)航誤差問題。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是:，步驟如下:I)在探測器啟動著陸下降程序前，由地面測控站向探測器注入著陸下降程序啟動時刻h以及h時刻探測器的位置信息A和速度信息Vtl ；2)根據(jù)地面注入的著陸下降程序啟動時刻h，和當前控制周期啟動時刻t，獲得新的著陸下降程序啟動時刻Icimw ；3)探測器上的星載計算機以步驟I)獲得的位置信息A和速度信息Vtl為初值，以t0new-t0為軌道積分時長，采用軌道外推的方法，獲取Itlnew時刻探測器的位置信息I^new和速度息 Vctaew ；4)探測器上的星載計算機在以Icimw為起始時刻的控制周期來臨時啟動著陸下降程序，星載計算機以Icimw時刻探測器的位置信息和速度信息Vttew為初值，開始下降過程的導(dǎo)航計算。所述步驟2)中獲得新的著陸程序啟動時刻^ew的具體方法為:(t1-t) =nXT,且ItlnewHtl, Ct0new-T) <t0 ;其中η為正整數(shù)，T為星載計算機的控制周期。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:I)本專利技術(shù)確保了“著陸程序”啟動時刻與導(dǎo)航初值時刻的準確對應(yīng)，避免了由于導(dǎo)航初值與時刻不同步造成的導(dǎo)航誤差。2)本專利技術(shù)的時刻對準算法，簡單可靠，易于實現(xiàn)。3)本專利技術(shù)的方法不需要再地面進行大量的校時計算等工作，只需要星上自主進行軌道外推計算即可?！靖綀D說明】圖1為初值時刻不同步誤差A(yù)t示意圖；圖2為初值時刻不同步誤差引發(fā)的速度誤差示意圖。圖3為本專利技術(shù)方法流程圖。【具體實施方式】 如圖3所示本專利技術(shù) 方法的具體步驟為:I)在探測器啟動著陸下降程序前，由地面測控站向探測器注入著陸下降程序啟動時刻h以及h時刻探測器的位置信息A和速度信息Vtl ；2)根據(jù)地面注入的著陸下降程序啟動時刻h，和當前控制周期啟動時刻t，計算獲得新的著陸下降程序啟動時刻I^new,具體方法為:(tc^-t) =nXT,且Utci, Utlmw-T) <t0 ；其中η為正整數(shù)，T為星載計算機的控制周期3)探測器上的星載計算機以步驟I)獲得的位置信息A和速度信息Vtl為初值，以t0new-t0為軌道積分時長，采用軌道外推的方法，獲取Itlnew時刻探測器的位置信息I^new和速度信息;具體獲取方法可參見:《衛(wèi)星軌道姿態(tài)動力學與控制》，章仁為，北京航空航天大學，1998。4)探測器上的星載計算機在以Itlnew為起始時刻的控制周期來臨時啟動著陸下降程序，星載計算機以Icimw時刻探測器的位置信息和速度信息Vttew為初值，開始下降過程的導(dǎo)航計算。下面舉個例子對本方法進行具體說明:以月球著陸任務(wù)為例。月球探測器在環(huán)月軌道運行時繞月速度約為1.7km/s (典型值)。如果不進行初值同步的話，Ittew與、的時間差A(yù)t極限情況下有可能是I個控制周期。參見圖1。由于At的存在，當探測器啟動著陸下降程序時，其速度Vl相對于h時刻的速度vO發(fā)生了變化。經(jīng)計算可以得到初始導(dǎo)航的垂向速度誤差Λ V約為0.2m/s。參見圖2。由于著陸過程所需時間的典型值大于600s，則由于初值時刻不同步誤差A(yù)t引起的高程誤差約一百米。 本專利技術(shù)未詳細描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種改善著陸導(dǎo)航精度的初值同步方法，其特征在于步驟如下：1）在探測器啟動著陸下降程序前，由地面測控站向探測器注入著陸下降程序啟動時刻t0以及t0時刻探測器的位置信息r0和速度信息v0；2）根據(jù)地面注入的著陸下降程序啟動時刻t0，和當前控制周期啟動時刻t，獲得新的著陸下降程序啟動時刻t0new；3）探測器上的星載計算機以步驟1）獲得的位置信息r0和速度信息v0為初值，以t0new?t0為軌道積分時長，采用軌道外推的方法，獲取t0new時刻探測器的位置信息r0new和速度信息v0new；4）探測器上的星載計算機在以t0new為起始時刻的控制周期來臨時啟動著陸下降程序，星載計算機以t0new時刻探測器的位置信息r0new和速度信息v0new為初值，開始下降過程的導(dǎo)航計算。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種改善著陸導(dǎo)航精度的初值同步方法，其特征在于步驟如下：1)在探測器啟動著陸下降程序前，由地面測控站向探測器注入著陸下降程序啟動時刻 to以及h時刻探測器的位置信息A和速度信息V(l ;2)根據(jù)地面注入的著陸下降程序啟動時刻h，和當前控制周期啟動時刻t，獲得新的著 陸下降程序啟動時刻；3)探測器上的星載計算機以步驟1)獲得的位置信息A和速度信息V(l為初值，以 t0new-t0為軌道積分時長，采用軌道外推的方法，獲取時刻探...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪華，于萍，關(guān)軼峰，趙宇，梁俊，程銘，何健，王大軼，王鵬基，黃翔宇，李驥，楊巍，于潔，
申請(專利權(quán))人：北京控制工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：