[发明专利]一种用于月球软着陆器的地形估计方法

说明书

本发明涉及一种用于月球软着陆器的地形估计方法：(1)、采用两个测距敏感器测量月球着陆器与月面的斜距；(2)、分别根据第一测距敏感器和第二测距敏感器测量得到的斜距，计算第一相对月面高度误差Δqsubgt;L/subgt;和第二相对月面高度误差Δqsubgt;R/subgt;；(3)、分别根据第一测距敏感器和第二测距敏感器安装指向，以及着陆器当前位置和姿态，计算得到第一测距波束月面足迹航程Ssubgt;mL/subgt;、第二测距波束月面足迹航程Ssubgt;mR/subgt;；(4)、根据上述参数计算月心距误差，否则，变更计算月心距误差次数，回到步骤(1)，重新计算月心距误差；(5)、当着陆器将转出主减速段时，根据月心距误差修正着陆场月心距和月球着陆器高度。

技术领域

本发明涉及一种用于月球软着陆器的地形估计方法，属于航天器自主导航领域。

背景技术

月球背面软着陆的突出困难之一就是月球背面地形崎岖，遍布陨石坑，不存在像月球正面那样平坦的月海，且陨石坑的分布更为密集。崎岖不平的地形给着陆安全带来了巨大的挑战。对于月球背面软着陆任务来说，如果不考虑地形因素，在下降到测距敏感器工作高度后，直接将测距信息引入导航系统来实时估计着陆器高度，将导致较大高度估计误差，最大可能达到千米量级。现有技术，如美国的Apollo任务和ALHAT计划，将着陆过程划分有前后衔接的主减速段和接近段。主减速段始于着陆开始，用于消除初始着陆速度。主减速段结束后经快速姿态调整，进入接近段。接近段以近直线轨迹接近目标着陆点。高度是接近段制导的输入参数，为了给制导提供一个比较精确的初值，需要在接近段入口快速获取相对实际月面的高度。

现有技术采用惯导组合激光测距敏感器或微波测距测速敏感器的自主导航方案，包括通过激光或微波测距的信息融合来修正惯导高度误差。该方案面对平坦月面地形时有效，如月球正面虹湾地区，但是在面对崎岖月面地形时有两项不足：1、未根据地形因素判断测距的安全引入时机；2、未对着陆点的地形进行估计，测距引入后对着陆器的位置估计含有地形误差，影响后续GNC计算的平滑性和精度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于月球软着陆器的地形估计方法，使得月球着陆器能够修正当前着陆点月心距的估计误差，提高着陆器位置估计精度，从而提高了着陆的安全性。

本发明解决技术的方案是：一种用于月球软着陆器的地形估计方法，该方法包括如下步骤：

(1)、采用两个测距敏感器测量月球着陆器与月面的斜距；所述两个测距敏感器，记为第一测距敏感器和第二测距敏感器，所述第一测距敏感器和第二测距敏感器在月球软着陆器本体坐标系中安装指向相同；所述斜距是指着陆器到测距波束与月面交点的距离；

(2)、分别根据第一测距敏感器和第二测距敏感器测量得到的斜距，计算第一相对月面高度误差Δq_L和第二相对月面高度误差Δq_R；

(3)、分别根据第一测距敏感器和第二测距敏感器安装指向，以及着陆器当前位置和姿态，计算得到第一测距波束月面足迹航程S_mL和第二测距波束月面足迹航程S_mR；所述足迹是指测距波速与月面的交点；

(4)、如果第一相对月面高度误差Δq_L、第二相对月面高度误差Δq_R、第一测距波束月面足迹航程S_mL和第二测距波束月面足迹航程S_mR满足下述条件：

其中，S_m1和S_m2分别为月球着陆器的最小安全航程和最大安全航程；Δq为激光微波测距数据比较阈值；

则采用下面的公式计算月心距误差，并进入步骤(5)；