[发明专利]一种月球软着陆欠测量速度修正方法

说明书

本发明一种月球软着陆欠测量速度修正方法，步骤如下：(1)设着陆器配置的三个测速敏感器安装矢量分别为R1、R2、R3；(2)根据着陆器的惯性姿态矩阵C和位置矢量r，计算虚拟波束单位矢量R4；(3)根据测速敏感器数据可用情况，进行速度修正。本发明月球软着陆欠测量导航修正方法，解决了欠测量情况下的导航修正问题。由于测距敏感器可以估计给出月心方向虚拟波束速度信息，在少于3个测速敏感器数据可用时，一般会尽可能使用虚拟波束速度参与导航速度修正。但是当虚拟波束与2个测速波束接近共面时，本发明给出了奇异判断依据，规避了接近奇异时导航误差放大问题，提高了导航精度。

技术领域

本发明涉及一种月球软着陆速度修正方法，特别是欠测量情况下的速度修正-测速波束小于3个时的导航修正方法。

背景技术

月球着陆器在动力下降过程中，一般引入测距测速敏感器进行导航修正。通常月球着陆器配置3个或3个以上测速敏感器，正常情况下3个测速敏感器数据可以进行完备的速度修正。为了增加备份手段，获取更多的速度信息，根据测距敏感器数据估计月心方向的速度，定义为虚拟波束向的速度。该虚拟波束在着陆器本体的方位，与着陆器相对月面的姿态有关。当仅有2个测速敏感器数据可用(欠测量)时，需要尽可能使用虚拟波束速度信息，以便提高导航精度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种月球软着陆欠测量速度修正方法，解决了接近奇异时导航误差被放大的问题。

本发明的技术方案是：一种月球软着陆欠测量速度修正方法，步骤如下：

(1)设着陆器配置的三个测速敏感器安装矢量分别为R1、R2、R3；

(2)根据着陆器的惯性姿态矩阵C和位置矢量r，计算虚拟波束单位矢量R4＝DivNorm(-C*r)；DivNorm(*)表示矢量归一化；

(3)根据测速敏感器数据可用情况，进行速度修正；

A)当三个测速敏感器数据都可用时，使用这三个测速敏感器测量数据进行速度修正；

B)当两个测速敏感器R1和R2数据可用时，计算矩阵|R1 R2 R4|行列式的绝对值d1；若d10.1，则使用两个测速敏感器R1和R2数据进行速度修正；否则使用两个测速敏感器R1和R2数据和虚拟波束R4进行速度修正；

C)当两个测速敏感器R1和R3数据可用时，计算矩阵|R1 R3 R4|行列式的绝对值d2；若d20.1，则使用两个测速敏感器R1和R3数据进行速度修正；否则使用两个测速敏感器R1和R3数据和虚拟波束R4进行速度修正；

D)当两个测速敏感器R2和R3数据可用时，计算矩阵|R2 R3 R4|行列式的绝对值d3；若d30.1，则使用两个测速敏感器R2和R3数据进行速度修正；否则使用两个测速敏感器R2和R3数据和虚拟波束R4进行速度修正。

E)当测速敏感器R1、R2、R3中仅有一个数据可用时，仅进行该测速敏感器波束方向的速度修正；

F)当三个测速敏感器数据都不可用时，则不进行速度修正。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

月球软着陆导航一般采用惯性导航+测距测速敏感器修正的方法，同时可以利用测距敏感器数据估计月心方向虚拟波束向速度；当仅有2个测速敏感器数据可用时，引入虚拟波束向速度的条件是：虚拟波束与任意测速波束夹角不小于1度。但是，存在虚拟波束与2个测速波束夹角都大于1度且3个波束共面的情况，即产生奇异现象。此时进行导航修正，波束向的测量误差被放大，影响导航精度，危机着陆安全。本发明在仅有2个测速敏感器数据可用时，利用虚拟波束矢量与2个测速波束矢量组成矩阵的行列式，来判断是否引入虚拟波束进行速度修正，提高了软着陆速度导航精度。