[发明专利]基于观测矩阵的深空探测器自主导航路标选取方法

摘要

本发明涉及一种基于观测矩阵的深空探测器自主导航路标选取方法，特别适用于利用三个路标进行深空探测器位置和姿态自主确定的导航系统，属于自主导航领域。本发明通过读取导航路标在目标天体坐标系下的位置数据，计算出目标天体坐标系下n个路标相对探测器的位置矢量；通过计算观测矩阵的行向量，得到观测矩阵H；计算任意三个导航路标组合所对应的矩阵(HHT)-1的特征值之和，选取最优的三个导航路标。本发明的基于观测矩阵的深空探测器自主导航路标选取方法具有精度高、计算小、解析可行，为近目标天体飞行的深空探测提供了明确可行的导航路标选取方法。

主权项

1.基于观测矩阵的深空探测器导航路标选取方法，其特征在于包含如下步骤：步骤1，读取导航路标在目标天体坐标系下的位置数据，计算目标天体坐标系下n个路标相对探测器的位置矢量；步骤2，为得到观测矩阵H，利用步骤1得到的目标天体坐标系下n个路标相对探测器的位置矢量，计算观测矩阵的行向量；令n→i=r→i/ri]]>和n→j=r→j/rj]]>分别为第i个与第j个路标的单位视线向量，r_i和r_j为第i个与第j个路标到探测器的距离，对n个导航路标中第i个和第j个路标组合的观测矩阵的行向量进行计算：h→ij=m→ijri+m→jirj(i,j=1,2...n)]]>其中和为辅助向量，计算公式如下m→ij=n→j-(n→i·n→j)n→isinAij]]>m→ji=n→i-(n→i·n→j)n→jsinAij]]>其中，A_ij为探测器到第i个和第j个路标观测视线所形成的观测角；对于n个导航路标，任意选取两个路标，两两组合后得到的观测矩阵行向量共有个值；步骤3，利用步骤2得到的观测矩阵行向量，计算任意三个导航路标组合所对应的矩阵(HH^T)^-1的特征值之和；利用步骤2得到的个行向量，对n个导航路标中任意三个导航路标如第i个、第j个和第k个组合所对应的矩阵(HH^T)^-1的特征值之和∑λ_ijk进行计算Σλijk=(sin2θijhij2+sin2θjkhjk2+sin2θkihki2)1-cos2θij-cos2θjk-cos2θki+2cosθijcosθjkcosθki(i,j,k=1,2...n)]]>其中θ_ij，θ_jk，θ_ki分别为观测矩阵行向量之间形成的夹角；若令m=12n(n-1),]]>则对于n个导航路标，这样任意选取三个路标组合后得到的∑λ_ijk共有个值；步骤4，比较步骤3得到的特征值之和，选取最优的三个导航路标；比较步骤3得到的个∑λ_ijk值，以其中最小∑λ_ijk值对应的任意三个路标作为导航路标使用。