专利名称：基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法
技术领域：
本发明涉及一种基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法，属于深空探测器导航与制导技术领域。
背景技术：
行星着陆过程中，由于着陆器受到各种不确定性因素影响，其制导控制律的设计必须建立在对系统状态最优估计的基础上，这使得精确的导航定位显得尤为关键；加之着陆时间较短，深空环境中通信延迟时间较长，基于地面站的导航制导控制模式不再适用，因此发展深空着陆自主实时精确的导航制导控制策略成为目前国内外学者研究的热点。在先技术[I]中(参见R. R. Sostaric, J. R. Rea. Powered descentguidancemethods for the moon and mars.San Francisco,USA:AmericanInstitute ofAeronautics and Astronautics Inc, 2005.),传统的制导控制设计过程是基于确定性等价假设，其制导控制策略的选取与导航估计不确定性互不影响，从而可将系统的导航制导控制设计分为两个独立的过程，即利用导航滤波器从噪声污染测量中估计出系统状态；再假设这样的估计状态即为系统的真实状态，利用传统的制导控制技术给出到达目标着陆区域所需的控制量。由于这种方法简便易行且运算量低，因此成为以往着陆段任务制导控制策略的选择。然而，对于非线性的着陆器系统而言，其可观测性与状态轨迹间存在非线性耦合，因此其可观测性会受到系统状态轨迹的影响。当观测能力受到限制时，有限的观测能力会导致缺乏状态观测的估计性能不佳，进而弱化制导控制性能，尤其对于具有不规则引力场特性的小行星着陆制导控制而言，一个很小的控制偏差会导致最终着陆器与目标着陆点的大范围偏离，达到可靠的着陆性能就变得极具挑战性。因此，如何利用尽可能少的导航敏感器，通过优化观测轨迹，在满足着陆任务要求的同时，尽可能地减小导航定位误差，从而提高导航制导控制系统的整体性能是行星着陆过程中亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于针对行星着陆视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题，提出一种基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法。本方法以基于单目视觉导航的深空着陆制导控制任务为背景，考虑有效控制与可靠估计间的对偶问题，通过扩展状态空间将系统不确定性作为部分代价引入二次型性能指标中，从而采用线性二次型控制技术给出随机优化反馈控制律。具体包括如下步骤步骤1，建立探测器系统的扩展状态空间描述模型
权利要求
1.基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法，其特征在于包括以下步骤 步骤1，建立探测器系统的扩展状态空间描述模型
2.根据权利要求I所述的基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法，其特征在于采用无限时长稳态增益状态反馈控制方法求取u'
全文摘要
本发明涉及一种基于可观测性约束的行星着陆轨迹随机优化方法，属于深空探测器导航与制导技术领域。本方法以基于单目视觉导航的深空着陆制导控制任务为背景，考虑有效控制与可靠估计间的对偶问题，通过扩展状态空间将系统不确定性作为部分代价引入二次型性能指标中，从而采用线性二次型控制技术给出随机优化反馈控制律，代入建立的探测器系统的扩展状态空间描述模型，实现对行星着陆轨迹的实时优化；避免了动态规划与基于搜索方法的运算负担，有效地克服了着陆过程中可观测性缺乏问题，提高系统的导航估计性能，使行星探测器导航制导控制整体性能得到保障，达到可靠着陆行星的最终目标。
文档编号G05D1/10GK102945000SQ201210498820
公开日2013年2月27日 申请日期2012年11月29日 优先权日2012年11月29日
发明者崔平远, 高艾, 徐瑞, 朱圣英, 于正湜 申请人:北京理工大学