[发明专利]一种基于可观测性分析的深空探测器自主导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于可观测性分析的深空探测器自主导航方法，属于深空探测技术领域。

背景技术

深空探测目标天体距离远，轨道及姿态机动精度要求高，不确定性大。作为深空探测的关键技术，导航系统的稳定性、精确性及自主性直接影响到各项科学任务的成功实施。如何寻找有效的自主导航方法成为深空探测研究中亟待解决的问题。

已经成功实施的行星探测任务大多依赖于地面深空网所测量的径向距离及速度信息进行导航。为了提高地面导航的性能，在原有模型基础上加入了ΔDOR测量，可以有效提高导航精度。但是由于深空探测目标一般距离地球遥远，基于地面深空网的导航方案往往受到通信延时的影响，另外受到可见弧段的约束，难以满足导航自主性与实时性的要求。

光学导航是小天体探测重要的导航方法，利用对小天体和背景星的光学测量结合星历来确定探测器的位置和速度。光学导航成功地运用在“Galileo号”接近和飞越Ida和Gaspra小行星任务上。“深空1号”任务首次实现了光学导航技术的完全自主化。但是如何选择导航星以保证导航系统性能仍需要进一步研究。

发明内容

本发明的目的是为了提高深空探测巡航段自主导航的精度与实时性，提出了一种基于可观测性分析的深空探测自主导航方法。

本方法将可观测性分析与基于光学测量的自主导航方案相结合，利用光学测量构建自主导航方案，通过可观测性分析，选取最优导航星，使得导航系统可观测性最强，以实现导航性能最优化。

一种基于可观测性分析的深空探测自主导航方法，具体技术方案如下：

步骤1：建立深空探测巡航段状态模型。

在日心惯性坐标系下建立探测器状态模型。探测器的状态矢量为位置矢量r_s＝[r_x,r_y,r_z]^T和速度矢量v_s＝[v_x,v_y,v_z]^T。考虑太阳引力、行星引力以及其他摄动力，深空探测巡航段探测器的状态模型建立为：

x·=r·sv·s=vs-μsrsrs3-Σi=1NμMi(rMsirMsi3-rMirMi3)+a---(1)]]>