[发明专利]一种采用双天线GPS实现可控翼伞精确定点回收的方法

说明书

技术领域

本发明属于航天返回与着陆技术领域，涉及一种应用双天线GPS实现航天器及其它物资乘可控翼伞精确定点回收的方法。

背景技术

返回式航天器返回过程的最终阶段是安全着陆，这也是这类航天器整个飞行任务的最终阶段。随着航天返回与着陆技术的迅速发展，对航天器回收与着陆的精度要求也越来越高，从而对降落伞系统提出了具有滑翔能力和可操作性的技术要求。八十年代中期，美国开始研制用于航天器回收的大型可控翼伞，取得了很好的理论和试验研究成果。翼伞技术进入航天器回收技术领域，使降落伞减速装置由传统的“无控下落”变成“可控滑翔下落至预定区域”，克服了传统降落伞随风飘、着陆点散布大的缺点。冲压翼伞的优异性能预示着它将在航天器回收领域有着广泛的应用前景。为了提高可控翼伞的着陆精度提出了许多方法，如采用地面信标机、磁方向传感器、罗盘、GPS等。其中后两种方法在工程实际中采用较多。地面信标机和磁方向传感器信号覆盖范围较小，且存在盲角，在实际应用中有较大的局限性。罗盘装置受地域的影响较大。传统单天线GPS只能获得翼伞的位置、高度和速度信息，无法获得翼伞的航向角信息，使得可控翼伞的控制精度无法提高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种采用双天线GPS实现可控翼伞精确定点回收的方法，可以解决实时获取可控翼伞的航向角，实现可控翼伞的精确控制问题。

本发明的技术解决方案是：一种采用双天线GPS实现可控翼伞精确定点回收的方法，步骤如下：

(1)利用双天线GPS接收机内置两个独立的GPS模块，分别获取两个天线B1、B2的位置信息；GPS接收机和双天线的安装方式：双天线中的主天线和从天线安装位于同一直线上，由主天线指向从天线，该直线指向与可控翼伞模型航向一致，两天线之间安装距离d固定且已知；

(2)根据两个天线的位置信息，计算可控翼伞航向角β，具体计算过程如下：假设B1点的经度为X₀₁，纬度为Y₀₁，B2点的经度为X₀₂，纬度为Y₀₂，则：

当β在第一象限时：

β＝arctan[(X₀₂-X₀₁)(cosY₀₁)/(Y₀₂-Y₀₁)]；

当β在第二象限时：

β＝2π+arctan[(X₀₂-X₀₁)(cosY₀₁)/(Y₀₂-Y₀₁)]；

当β在第三、四象限时：

β＝π+arctan[(X₀₂-X₀₁)(cosY₀₁)/(Y₀₂-Y₀₁)]；

其中，X₀₁、Y₀₁、X₀₂、Y₀₂、β的单位均为弧度；

(3)进行航向角测量的准确性校验：首先根据天线B1、B2的位置信息计算两个天线之间的实际距离d1，然后计算d1与d的差值d’，判断d’与预先设定的阈值s之间大小，若d’＞s，则航向角测量失效，转步骤(4)；若d’≤s，则利用步骤(2)计算的航向角β控制翼伞归航，方法结束；

(4)当航向角测量失效，或者可控翼伞转弯速率＞90°/s，或者步骤(1)中的一个天线失效时，利用单天线的位置信息，计算翼伞的航迹向角数据，利用该航迹向角控制翼伞归航。

所述的两天线之间安装距离d取值1m～2m。

本发明与现有技术相比有益效果为：

(1)提高可控翼伞归航控制的精度。本发明利用双天线GPS作为翼伞的输入敏感器，不但可以获得翼伞的位置、高度、速度数据，同时可以获得翼伞准确的实时航向角数据，从而对翼伞飞行状态进行更加准确的控制。