深空探测器软着陆自主障碍规避控制方法

摘要

深空探测器软着陆自主障碍规避控制方法，涉及一种对深空探测器的控制方法。针对现有深空探测器存在控制精度不高、可靠性差的问题，本发明提供一种深空探测器软着陆自主障碍规避控制方法，探测器通过自带的导航传感器测得探测器当前的位置r、速度,,信息，通过自带的障碍检测装置测得障碍的位置x_l，y_l，障碍的大小z_l信息，探测器的控制器根据测得的上述信息利用所述公式进行计算，得到探测器喷嘴三个方向上控制力p_x、p_y、p_z的大小，探测器受p_x、p_y、p_z控制力的作用，即可保证其沿安全的下降轨迹着陆到目标星体表面。本发明所述方法可以很好的完成探测器在危险地形中的障碍规避任务，并且算法简单、计算量小、控制精度高、可靠性高。

主权项

1.一种深空探测器软着陆自主障碍规避控制方法，其特征在于探测器通过自带的导航传感器测得探测器当前的位置r、速度信息，通过自带的障碍检测装置测得障碍的位置x_i，y_i，障碍的大小z_i信息，探测器的控制器根据测得的上述信息利用下述公式进行计算，得到探测器喷嘴三个方向上控制力p_x、p_y、p_z的大小，探测器受p_x、p_y、p_z控制力的作用，即可保证其沿安全的下降轨迹着陆到目标星体表面；所述公式为： $P_x=-U_{x}m+2{({\omega }_e\times \frac{\mathrm{\delta r}}{\mathrm{\delta t}})}_{x}m+{({\omega }_e\times ({\omega }_e\times r))}_{x}m-k_x\stackrel{·}{x}/2+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{k}_1\left|z_i\right|e^{\left(\frac{{(x-x_i)}^2+{(y-y_i)}^2}{{\sigma }^2}\right)}\frac{(x-x_i)}{{\sigma }^2}-p_1(x-x_i)$ $P_y=-U_{y}m+2{({\omega }_e\times \frac{\mathrm{\delta r}}{\mathrm{\delta t}})}_{y}m+{({\omega }_e\times ({\omega }_e\times r))}_{y}m-k_y\stackrel{·}{y}/2+\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}{k}_1\left|z_i\right|e^{\left(\frac{{(x-x_i)}^2+{(y-y_i)}^2}{{\sigma }^2}\right)}\frac{(yy-y_i)}{{\sigma }^2}-p_2(y-y_i)$ $P_z=-U_{z}m+2{({\omega }_e\times \frac{\mathrm{\delta r}}{\mathrm{\delta t}})}_{z}m+{({\omega }_e\times ({\omega }_e\times r))}_{z}m-k_z\stackrel{·}{z}/2-p_3(z-z_i)$其中：U为天体引力加速度；m为探测器质量；ω_e为动坐标系旋转角速度，r为探测器质心在惯性坐标系中的矢径；k_x，k_y，k_z是正数，它由李亚普诺夫函数值期望下降速度决定；K₁是正数，它是危险地形势函数相对于能量函数的权重；σ是正数，它的数值决定于危险地形势的形状；p₁，p₂，p₃是正数，它是位置项相对于速度项的权重。