深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法
【專利摘要】深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法，方法原理主要根據(jù)Fisher信息矩陣的定義，給出基于多個視線信息的導(dǎo)航系統(tǒng)的信息矩陣的表達式；然后利用Cramer-Rao不等式，建立誤差方差陣與信息矩陣的關(guān)系式，并基于誤差方差陣的特征值信息進行可觀性分析，定量評估路標對導(dǎo)航系統(tǒng)可觀性的影響；最后選取合適的路標使得自主導(dǎo)航的可觀度最大。
【專利說明】深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域，涉及一種基于路標視線信息的導(dǎo)航方法中的路標規(guī)劃方法。
【背景技術(shù)】
[0002]航天器導(dǎo)航系統(tǒng)用來確定探測器的位置和姿態(tài)，是保障探測器能夠成功進行一系列科學(xué)任務(wù)的基本系統(tǒng)。對于深空探測任務(wù)來說，目前的許多探測器都依賴于深空探測網(wǎng)。但這需要大量的地面操作，且在實時性、成本和資源上受到種種限制。因此，無論是從降低運行費用還是從提高性能角度出發(fā)，都要求探測器具有一定的自主運行能力。
[0003]目前，深空探測器主流的自主導(dǎo)航方式是基于光學(xué)成像測量的導(dǎo)航方法。而對于目標天體環(huán)繞段而言，常常采取的導(dǎo)航方式是基于目標天體表面路標的自主導(dǎo)航方式。這些路標為易識別的地貌，可以是山峰、山脊和彈坑等。
[0004]基于路標的自主導(dǎo)航研究可以提高深空探測的關(guān)鍵技術(shù)，為未來更多和更遠的深空探測任務(wù)提供技術(shù)支 持和儲備。這些導(dǎo)航方法還可以方便地移植到地球衛(wèi)星的攻防等軍事領(lǐng)域，對于實現(xiàn)衛(wèi)星或者導(dǎo)彈武器的自主軌道和姿態(tài)確定有著重要和潛在的應(yīng)用價值。特別是基于各種陸標信息的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，可以在武器平臺上得到廣泛應(yīng)用。
[0005]基于路標的自主導(dǎo)航技術(shù)的導(dǎo)航精度在很大一定程度上要取決于要觀測的路標的分布，而目標天體表面上具有很大數(shù)目的路標，如何合理的規(guī)劃和選取路標是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種深空探測自主導(dǎo)航的路標規(guī)劃方法，該方法使得自主導(dǎo)航的方差的跡最小。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法，步驟如下:
[0008]( I)從η個路標中隨機選取k個路標，令k=2 ;
[0009](2)判斷此時的k是否小于n，若小于，則計算k個路標對應(yīng)的信息矩陣F，轉(zhuǎn)步驟
(3);否則，路標規(guī)劃結(jié)束；
[0010](3)從上述η個路標中取k+Ι個路標，該k+Ι個路標中包含步驟(2)中選取的k個路標，則此處的k+Ι個路標具有n-k組取法；
[0011](4)計算上述n-k組路標對應(yīng)的信息矩陣F」，j=l,…，n-k ；
[0012](5)根據(jù)步驟(2)以及步驟(4)中的信息矩陣F、Fj分別計算每組路標對應(yīng)的誤差方差陣P，Pj ；
[0013](6)根據(jù)誤差方差陣P，Pj，計算n-k組路標中每組對應(yīng)的向量μ j ；
[0014](7)計算向量模的大小，從中選取模最大的向量，記為max( Il Uj Il )，判斷max( Il UjID是否小于預(yù)設(shè)的閾值ε，若小于，則max( || UjID對應(yīng)的那組路標為規(guī)劃結(jié)果，否則將k+Ι的值賦給k，從步驟(2)開始重新執(zhí)行。[0015]所述的信息矩陣F計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法，其特征在于步驟如下: (1)從η個路標中隨機選取k個路標，令k=2； (2)判斷此時的k是否小于n，若小于，則計算k個路標對應(yīng)的信息矩陣F，轉(zhuǎn)步驟(3);否則，路標規(guī)劃結(jié)束； (3)從上述η個路標中取k+1個路標，該k+1個路標中包含步驟(2)中選取的k個路標，則此處的k+1個路標具有n-k組取法； (4)計算上述n-k組路標對應(yīng)的信息矩陣Fj,j=l,…，n-k ； (5)根據(jù)步驟(2)以及步驟(4)中的信息矩陣F、h分別計算每組路標對應(yīng)的誤差方差陣 P，Pj ; (6)根據(jù)誤差方差陣P，Pp計算n-k組路標中每組對應(yīng)的向量μj ； (7)計算向量模的大小，從中選取模最大的向量，記為max(||UjII),判斷max( Il UjID是否小于預(yù)設(shè)的閾值ε，若小于，則max( || UjID對應(yīng)的那組路標為規(guī)劃結(jié)果，否則將k+Ι的值賦給k，從步驟(2)開始重新執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深空探測自主導(dǎo)航的一種路標規(guī)劃方法，其特征在于:所述的信息矩陣F計算公式如下:
【文檔編號】G01C21/24GK103954287SQ201410127341
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月31日
【發(fā)明者】王大軼, 李茂登, 黃翔宇, 李驥, 郭敏文 申請人:北京控制工程研究所