【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種基于費歇爾信息的行星表面導航信標布局優化方法，屬于深空探測領域。
技術介紹
從著陸安全和科學探索價值方面考慮，NASA提出了未來火星著陸任務的關鍵技術是精確著陸。目前為止，已經有七顆探測器在火星表面成功著陸，這些探測器的著陸過程均沿用第一代成功著陸任務(海盜號)的著陸方案，分為大氣進入段、傘降段、動力下降段和最終著陸段。大氣進入段是著陸過程的重要階段，其導航、制導精度對最終著陸精度有決定性影響。由于大氣進入過程探測器速度大，其會產生嚴重的熱流及過載等威脅自身安全的情況，著陸裝置一般包裹在較厚的隔熱層中，這導致探測器在大氣進入過程的導航手段嚴重受限。已完成的著陸任務在大氣進入段均采用慣性測量單元(IMU)航位遞推的方式獲得狀態信息，由于IMU在大氣進入點存在較大的漂移和偏差，需要新的測量信息對其進行校正。目前學者研究較多并有極大可能性運用于下一代火星著陸任務的大氣進入段導航方式是基于信標的無線電導航。已有學者研究證明了無線電導航系統的導航性能依賴于信標的數量及信標和探測器之間的相對位置關系。已有研究針對三顆及以上的火星表面信標，利用李導數及可觀測矩陣條件數的方法，對信標布局進行了優化分析，并利用費歇爾信息矩陣對三顆及以上的軌道器信標進行了優化分析。由于目前行星周圍可利用的無線電信標數量有限，例如火星表面可用的信標主要為著陸車及火星周圍的環繞器，它們的數量均較少，在一個特定的火星大氣進入過程中，可見的信標數量極容易出現小于三顆甚至不存在可見信標的情況。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決無線電導航方案下現有技術僅針對三顆及以上的行星表面信...
【技術保護點】
一種基于費歇爾信息的行星表面導航信標布局優化方法，其特征在于：具體步驟如下：步驟一、建立行星大氣進入段探測器動力學模型，確定進入軌跡；步驟二、建立導航系統觀測模型；無線電信標測距模型下的觀測量是信標和探測器之間的相對距離：Ri(X)=(x-xBi)2+(y-yBi)2+(z-zBi)2,i=1,...,N---(4)]]>N為信標個數，rB＝(xBi,yBi,zBi)T為第i顆信標的位置坐標，各位置分量分別為xBi＝R0cosφBicosθBi，yBi＝R0cosφBisinθBi，zBi＝R0sinφBi，(θBi,φBi)為第i顆信標的經緯度坐標，R0為行星半徑，對于行星表面信標，滿足根據式(4)可建立無線電導航系統觀測模型如式(5)、式(6)所示：ωi(X)＝Ri(X)+δi,i＝1,...,N??(5)Ω(X)＝[ω1(X)?…?ωN(X)]T??(6)其中，ωi代表真實測量值；根據實際工程經驗，各信標的測量噪聲近似滿足δi相互獨立，且滿足高斯白噪聲分布，則觀測噪聲模型如式(7)所示：E[δi]=0,E[δiδj...
【技術特征摘要】
1.一種基于費歇爾信息的行星表面導航信標布局優化方法，其特征在于：具體步驟如下：步驟一、建立行星大氣進入段探測器動力學模型，確定進入軌跡；步驟二、建立導航系統觀測模型；無線電信標測距模型下的觀測量是信標和探測器之間的相對距離： R i ( X ) = ( x - x B i ) 2 + ( y - y B i ) 2 + ( z - z B i ) 2 , i = 1 , ... , N - - - ( 4 ) ]]>N為信標個數，rB＝(xBi,yBi,zBi)T為第i顆信標的位置坐標，各位置分量分別為xBi＝R0cosφBicosθBi，yBi＝R0cosφBisinθBi，zBi＝R0sinφBi，(θBi,φBi)為第i顆信標的經緯度坐標，R0為行星半徑，對于行星表面信標，滿足根據式(4)可建立無線電導航系統觀測模型如式(5)、式(6)所示：ωi(X)＝Ri(X)+δi,i＝1,...,N (5)Ω(X)＝[ω1(X) … ωN(X)]T (6)其中，ωi代表真實測量值；根據實際工程經驗，各信標的測量噪聲近似滿足δi相互獨立，且滿足高斯白噪聲分布，則觀測噪聲模型如式(7)所示： E [ δ i ] = 0 , E [ δ i δ j T ] = 0 , i ≠ j σ R i 2 , i = j , i , j = 1 , ... , N - - - ( 7 ) ]]>步驟三、建立導航系統費歇爾信息量模型；根據步驟二得到的式(5)～(7)所對應的觀測模型和觀測噪聲模型，得到關于狀態X的似然函數為： L F ( ω 1 , ω 2 , ... , ω N | X ) = Π i ...
【專利技術屬性】
技術研發人員：崔平遠，趙澤端，于正湜，高艾，朱圣英，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：北京;11
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