[发明专利]非合作目标柔性附着多节点融合估计方法

说明书

本发明公开的非合作目标柔性附着多节点融合估计方法，涉及一种非合作目标附着协同导航方法，属于深空探测技术领域。本发明实现方法为：针对小天体柔性附着过程中节点构型时变的问题，利用节点间重合观测区域内角点特征的像元、像线构建多视点几何光学信息，在柔性连接约束的前提下利用多视点几何光学信息对节点构型进行估计，得到较为准确的节点构型，进而利用构型将各节点自身的观测数据或状态估计转化到相邻节点，并通过动力学递推将不同时刻的观测数据或状态估计进行同步处理，实现多节点融合估计。本发明能够提高柔性附着过程中各节点的自主导航性能，有利于实现小天体表面的安全附着。

技术领域

本发明涉及一种非合作目标附着协同导航方法，尤其涉及一种小天体附着协同导航方法，属于深空探测技术领域。

背景技术

小天体动力学环境复杂且先验信息匮乏，在其表面实现安全精确附着十分困难。未来小天体探测任务中，柔性多节点协同附着模式能够降低探测器在小天体表面发生倾覆、反弹的风险，并通过协同导航、制导和控制有效提高任务自主性和安全性。为了实现协同自主导航，文献中提出了数据融合和状态融合两种策略，并分别提出了联邦卡尔曼滤波，协方差交叉融合等估计方法。在此基础上，为了进一步提升协同导航性能，还有文献提出了观测时滞及不完全测量下的协同估计方法，修正观测步长异步不确知对协同估计影响。然而，针对非合作小天体柔性附着的多节点协同导航问题，还需要结合柔性附着的特点，考虑节点间相对状态(节点构型)的时变特性，从而实现准确的协同估计，为安全附着提供支持。

发明内容

本发明公开的非合作目标柔性附着多节点融合估计方法要解决的技术问题是：针对小天体柔性多节点协同附着过程，考虑节点构型时变不确知对节点信息融合的影响，在柔性连接约束的前提下，利用多节点光学观测信息估计节点间相对状态，对各节点观测数据或状态进行融合，提高柔性附着过程中各节点自主导航性能，进而提高非合作目标柔性附着协同导航的性能，有利于非合作目标在小天体表面实现安全附着。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明公开的非合作目标柔性附着多节点融合估计方法，针对小天体柔性附着过程中节点构型时变的问题，利用节点间重合观测区域内角点特征的像元、像线构建多视点几何光学信息，在柔性连接约束的前提下利用多视点几何光学信息对节点构型进行估计，得到较为准确的节点构型，进而利用构型将各节点自身的观测数据或状态估计转化到相邻节点，并通过动力学递推将不同时刻的观测数据或状态估计进行同步处理，实现多节点融合估计。本发明能够提高柔性附着过程中各节点的自主导航性能，有利于实现小天体表面的安全附着。

本发明公开的非合作目标柔性附着多节点融合估计方法，包括如下步骤：

步骤一、由节点间重合观测区域内角点特征的像元、像线构建多视点几何光学信息，在柔性连接约束下利用多视点几何光学信息构建节点构型估计问题，实现协同附着多节点间构型的准确估计。

为了减小时变不确知节点构型对多节点信息融合的影响，在柔性连接约束下利用多视点几何光学信息构建节点构型估计问题，作为优选，所述估计问题选用估计的最小二乘问题。

节点构型表示为

{^Lx^ij∈^LX^F||(i,j)∈ε} (1)

其中，^LX^F为节点构型，^Lx^ij＝(^Lp^ij,^Lv^ij，^Lq^ij)为组成构型的元素，代表节点构型抽象成的图，ν代表节点，ε代表节点间的连接关系，与节点i相邻节点的集合表示为

节点搭载相机的观测方程为