[发明专利]一种航天器测量盲区补弹道方法

说明书

本发明公开了一种航天器测量盲区补弹道方法，利用有限状态机在有测量数据和无测量数据弹道之间的快速动态控制，根据盲区前最后测量的弹道，推算测量盲区弹道的速度。通过该方法使整条全程弹道平滑连续，显著提升了弹道显示效果。使用本发明专利实现的补弹道方法，逻辑清晰，耦合性低，且利于后期根据用户需求，随意增加边界条件。

技术领域

本发明涉及航天测控速度时间弹道的处理方法，利用有限状态机在有测量数据和无测量数据弹道之间的快速动态控制，根据盲区前最后测量的弹道，推算测量盲区的弹道。通过该方法使整条全程弹道平滑连续，显著提升了弹道显示效果。

背景技术

在航天器发射任务中，由于航区较长，很难实现对其进行不间断跟踪，导致速度时间弹道在测量盲区时没有数据可供显示，同时在信号消失和信号捕获时，由于信号的不稳定性，可能会导致数据时有时无。其结果就是数据中间断裂，且在断裂点附近数据呈现不规律间断点，极大的影响显示效果和美观性。

发明内容

本发明的目的是根据测量盲区弹道处理的不足，造成现实效果差。本发明根据航天器在测量盲区时，正好处于外大气层无动力飞行段，使得补弹道的计算模型大大简化，同时利用测量设备布设特点和飞行时的时间驱动特性，制定合适的补弹道策略，可以实现对航天器测量盲区弹道的补偿。

为了实现上述目的本发明采用的技术方案是：

1)建立测量盲区弹道数学模型

在航天器飞行过程中，是先进入无动力飞行段后再进入测量盲区。航天器在无动力飞行段，一般已出大气层。假设航天器只受引力影响，将补弹道数学模型简化为X＝X₀+Vt的一阶模型；当航天器进入无动力飞行段后，采用一FIFO(先进先出)队列累计最近30个点的速度数据和对应的飞行时间；当进入盲区后，基于所述累计的30个点，利用一阶多项式最小二乘算法外推盲区的速度，公式如下：

其中{p_j(i),j＝0,1,...,p}为p阶正交多项式簇,p_j(i)表示第i个采样时刻第j阶正交多项式的值,a_i采样间隔为h的第i个速度测量数据，n为拟合段落的测量数据点数(本发明中为30)，为外推盲区的速度数据期望值，h为采样间隔(本发明中为0.1),j取经验值3。

正交多项式簇按照如下公式计算：

2)采用有限状态机控制是否采用步骤1)外推盲区的速度。

其中基于有限状态机的状态控制过程如下：

由于飞行时的时间驱动特性，为保证数据显示的正确性，在每一个周期内都需要判断是否满足补弹道条件，过程较复杂，边界条件较多。通过使用有限状态机，将整个弹道显示分解为4种状态，步骤如下：

定义所有状态集的集合A＝(X,I,O,N)，其中：

X:是航天器当前所处状态的集合，本方法将状态定义为S0，S1，S2，S3四个状态，其中：

S0：初始状态，点火起飞之前所处状态；

S1：正常飞行状态，有设备跟踪，不需要弹道修补，；

S2：进入无动力段，数据累积状态，并且此时有测控数据，可以进行数据累积；

S3：弹道修补状态，进入测量盲区，数据停止，开始修补弹道；

I:是有限状态机入事件集合，代表指示和确认的一类事件，本发明中事件包括e0，e1，e2，e3，e4，其中：

e0：初始化帧达到；

e1：航天器起飞，测控数据达到；