一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法
专利汇可以提供一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开本发明提供了一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其包含：步骤1：将脉冲星观测方程与光学观测方程混合，建立混合观测方程；步骤2：使用深空探测器多体引 力 模型，以探测器的惯性 位置 及速度为状态量，建立探测器 状态方程 ；步骤3：构造 扩展卡 尔曼滤波对探测器的状态进行最优估计计算，得到精确的探测器惯性系下位置与速度。本发明的方法克服了惯性导航累积误差大的问题，解决了脉冲星导航可观性弱的问题，大大增强了 导航系统 的可观性，大大减少了导航系统的收敛时间，并有效的提高了导航 精度 ，可直接用于深空探测器的自主控制。，下面是一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法专利的具体信息内容。
1.一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：在深空探测器靠近大天体期间，引入对邻近天体的光学观测量作为补充，将脉冲星观测方程与光学观测方程混合，建立混合观测方程；
步骤2：使用深空探测器多体引力模型，以探测器的惯性位置及速度为状态量，建立探测器状态方程；
步骤3：根据步骤1的观测方程和步骤2的状态方程，构造扩展卡尔曼滤波对探测器的状态进行最优估计计算，得到精确的探测器惯性系下位置与速度；其中，扩展卡尔曼滤波的方程为：
K(k)＝P(k，k-1)HT(k)[H(k)P(k，k-1)HT(k)+R(k)]-1
P(k，k-1)＝Φ(k，k-1)P(k-1)ΦT(k，k-1)+Q(k-1)
其中，初始值为 P(0，0)＝Var{x(0)}＝Px(0)，式中，
已知状态模型
噪声的协方差阵E[w(k)w(k)T]＝Q，量测模型噪声的协方差阵E[v(k)v(k)T]＝R，w代表系统模型误差，v代表测量噪声，k代表当前步数，x代表状态量，μ代表引力常数，X代表离散状态量，T代表离散周期，I代表单位阵，Z代表离散观测量，t代表时间。
2.如权利要求1所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，所述的脉冲星观测方程为：
式中，△Φi脉冲信号的观测相位差，为脉冲视线方向的单位方向矢量，λ为导航脉冲信号一个周期内所传播的距离，ΔNi为脉冲周期整周差值，Δx为航天器与太阳质心之间的距离，i代表脉冲星序号。
3.如权利要求2所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，所述的光学观测方程为：
其中，p，l为目标天体的光心在相机像平面上的坐标，单位是毫米，RcI为相机坐标系相对惯性坐标系的姿态转换矩阵，x,y,z为探测器在火星J2000惯性坐标系下的位置。
4.如权利要求3所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，RcI是利用相机坐标系相对本体坐标系转换矩阵和星敏感器确定的本体坐标系相对惯性坐标系的姿态转换矩阵确定。
5.如权利要求3所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，所述的混合观测方程：
z＝h(X)+v；其中，z代表p、l、△φi；v为测量噪声。
6.如权利要求1所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，步骤2中，探测器状态方程为：
其中，状态变量 代表探测器的位置矢量， 代表探测器的速度矢量；w为
系统模型误差，axayaz为太阳引力摄动在火星惯性系下的投影，x,y,z为探测器在火星J2000惯性坐标系下的位置， 其中，GM为中心天体的引力常数；R为飞行器在惯性
系中的位置矢量；P为摄动力项。
7.如权利要求6所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，r的计算公式如下：
其中，rp为探测器相对大天体质心的位置矢量；μM、μS、μE、μJ依次为大天体、太阳、地球、木星的引力常数；rMp,rSp,rEp,rJp依次为大天体、太阳、地球、木星对探测器的位置矢量；rMS,rME,rMJ为两天体间位置矢量，由JPL的DE405星历表得出,下标M代表大天体，下标S代表太阳，下标E代表地球，下标J代表木星。
8.如权利要求1所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，步骤3中，构造扩展卡尔曼滤波的方法包含：
步骤3.1，先对步骤二的状态方程离散化，并围绕 线性化，在 附近展开为二阶泰勒级数；
步骤3.2，将步骤一的观测方程离散化，并在 附近线性化。
9.如权利要求8所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，步骤3.1处理后的二阶泰勒级数为：
10.如权利要求8所述的用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法，其特征在于，步骤3.2处理后的方程为：
一种用于深空探测器的高可观度光学脉冲星混合导航方法
技术领域
背景技术
发明内容
噪声的协方差阵E[w(k)w(k)T]＝Q，量测模型噪声的协方差阵E[v(k)v(k)T]＝R，w代表系统模型误差，v代表测量噪声，k代表当前步数，x代表状态量，μ代表引力常数，X代表离散状态量，T代表离散周期，I代表单位阵，Z代表离散观测量，t代表时间。。
器在惯性系中的位置矢量；P为摄动力项。
具体实施方式
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