基于序列图像可观测性分析的航天器自主导航方法

作     者：李嘉兴 王大轶 邓润然 董天舒 李茂登 徐超 LI Jiaxing;WANG Dayi;DENG Runran;DONG Tianshu;LI Maodeng;XU Chao

作者机构：北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京控制工程研究所北京100094 

基　　金：国家重点研发计划项目(2019YFA0706500) 国家自然科学基金基础科学中心项目(62388101) 

出 版 物：《空间科学与试验学报》 (Journal of Space Science and Experiment)

年 卷 期：2024年第1卷第1期

页      码：78-85页

摘      要：未来我国将开展探月工程四期、火星采样返回、小天体探测等一系列深空探测活动,软着陆过程面临环境更复杂、地形更未知、时间更紧急等全新挑战。由于光学敏感器提供的序列图像包含天体表面岩石、陨石坑等丰富陆标特征信息,是软着陆自主导航的理想信息来源。但是,深空探测器上计算资源有限,无法处理大量图像信息,必须对序列图像中的丰富陆标特征进行优选。陆标优选时通常以可观测性分析量化得到的可观测度来衡量陆标特征对导航精度的贡献程度,但传统方法只观测单一时刻局部最优陆标,在重新优选陆标前多次连续观测相同陆标时会因可观测度逐渐降低而影响导航精度。本文首先建立了行星着陆段序列图像自主导航系统模型,构建了针对多次观测的序列图像可观测度指标,证明了其为凸函数并给出了最小值点所在区间,指导优选多时刻可观测度最高的陆标。经过数学仿真验证,基于序列图像可观测度的陆标优选比传统单时刻优选方法的导航精度更高,可为深空探测着陆段的序列图像自主导航提供理论支撑。

主 题 词：深空探测 序列图像 自主导航 可观测性分析 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0811[工学-水利类] 

D　O　I：10.19963/j.cnki.2097-4302.2024.01.009

馆 藏 号：203130822...