一种基于可观性分析的光学和脉冲星融合自主导航方法

摘要

本发明一种基于可观性分析的光学和脉冲星融合自主导航方法，首先在探测器上安装光学敏感器和脉冲星敏感器，分别用来测量单颗小行星的视线方向和脉冲到达探测器的时间；随后分别建立光学导航的观测方程和脉冲星导航的观测方程，并合成一个融合导航系统观测方程；最后选取一个可以探测到的小行星和一个脉冲星作为测量导航星，并利用标准的卡尔曼滤波进行导航位置和速度的解算。

主权项

一种基于可观性分析的光学和脉冲星融合自主导航方法，其特征在于步骤如下：(1)在探测器上安装光学敏感器和脉冲星敏感器，分别用来测量单颗小行星的视线方向和脉冲到达探测器的时间；(2)根据光学敏感器测得的信息建立光学导航的观测方程：$\tilde{b}=\mathrm{Ar}+v,$其中为敏感器测得的小行星视线方向向量；为小行星视线方向向量在惯性系下的投影；R_a、R分别为惯性系下小行星的位置矢量和探测器的位置矢量；A为惯性系到敏感器坐标系的姿态矩阵；v为光学敏感器的测量噪声，且v满足高斯分布；(3)根据脉冲星敏感器测得的信息建立脉冲星导航的观测方程：$\tilde{z}=t_{\mathrm{sun}}-t_{\mathrm{SC}}=\frac{1}{c}\hat{n}·R+v_t,$其中t_sun为脉冲到达太阳系质心的时间；t_SC为测量出的脉冲到达探测器的时间；为敏感器测得的脉冲星视线方向向量；c为光速；v_t为脉冲测量噪声，满足高斯分布；(4)根据步骤(2)和步骤(3)得到融合导航的观测方程为：$\left[\begin{array}{c}\tilde{b}\\ \tilde{z}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{Ar}\\ \frac{1}{c}\hat{n}·R\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}v\\ v_t\end{array}\right];$(5)分别选取一个可以探测到的小行星和一个脉冲星作为测量导航星，测量获得小行星视线方向向量以及脉冲到达探测器的时间t_SC，利用标准的卡尔曼滤波进行导航位置和速度的解算；所述的步骤(5)中选取作为测量导航星的小行星到光学敏感器的视线方向与选取作为测量导航星的脉冲星到脉冲星敏感器的视线方向相互平行。