深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法
【专利摘要】本发明涉及深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法，该深空自主导航系统信标布置方法包括如下步骤：1）在太阳系中选择合适的平动点；1-1）平动点长期演化分析；1-2）平动点分布覆盖性分析；2）布置信标航天器到选择的平动点。本发明涉及深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法可为人类太阳系中的深空探测器提供精确的绝对导航信息。
【专利说明】深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法
[0001]
【技术领域】
[0002] 本发明涉及深空探测器导航领域，尤其涉及一种深空自主导航系统信标布置方法 及自主导航方法。
[0003]
【背景技术】
[0004] 随着人类进一步迈向火星及W外的深空，器地距离将超过数个天文单位，此时地 面无线电导航的精确度将严重下滑(可达数百至数千千米)，同时时间延迟也大大延长(从 数时分钟提高到数小时)，地面无线电导航将难W为深空探测器提供实时的绝对导航信息， 给深空探测器的关键探测事件的执行带来困难。而常规的基于光学的自主导航需要在距离 行星很近的距离(通常不超过500万千米）才能进行导航，无法在长期的星际飞行阶段获得 高精度的导航信息。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法，为 人类太阳系中的深空探测器提供精确的绝对导航信息。
[0007] 为了实现上述目的，本发明提供一种深空自主导航系统信标布置方法，包括如下 步骤；1)在太阳系中选择合适的平动点；1-1)平动点长期演化分析；1-2)平动点分布覆盖 性分析；2)布置信标航天器到选择的平动点。
[0008] 其中，所述的1-1)中，利用日-目标天体-探测器限制性H体模型，同时考虑八大 行星、冥王星和月球的引力摄动求解Lissajous轨道和halo轨道的高阶分析解。
[0009] 其中，所述的1-2)中，阶分析解为初值，用微分改正方法寻找实际力模型下的 Lissajous轨道和halo轨道，其中，实际力模型是指在日-小行星-探测器限制性H体模型 下考虑了八大行星、冥王星和月球的引力摄动，各大天体的星历采用DE405历表。
[0010] 本发明提供的另一技术方案是，一种深空自主导航方法，采用上述深空自主导航 系统信标布置方法在太阳系内构建深空导航信标系统。
[0011] 其中，利用H角定位原理实现深空探测器深空自主导航。
[0012] 本发明提出的深空自主导航系统信标布置方法及自主导航方法，在与深空探测器 相近的太阳系中选择几个平动点，在该些平动点上布置携带精确时标的超长寿命航天器作 为信标，构成一个太阳系内分布均匀的深空导航信标系统，利用H角定位原理，为人类太阳 系中的深空探测器提供精确的绝对导航信息。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的深空自主导航系统信标布置方法的流程图。
[0015] 图2是本发明较佳实施例中Apophis L1点附近的Lissajous轨道（ a =卢=2x10巧）。
[001引 图3是本发明较佳实施例中Apophis L1点附近的halo轨道（a = 2.43xl0巧）。 [0017] 图4是本发明较佳实施例中实际力模型下Apophis L1点附近的Lissajous轨道 (2 =片= 2xicr巧）。
[001引图5是本发明较佳实施例中实际力模型下Apophis L1点附近的halo轨道 (a=2.4Sxl0~*^)。
[0019]
【具体实施方式】
[0020] W下结合附图和具体实施例对本发明提出的深空自主导航系统信标布置方法及 自主导航方法作进一步详细说明。
[0021] 本发明思路；在与深空探测器相近的太阳系中选择几个平动点（例如日木、日地、 日火)，在该些平动点上布置携带精确时标(时钟精度优于1(T"砂）的超长寿命航天器作为 信标，构成一个太阳系内分布均匀的深空导航信标系统，利用H角定位原理，为人类太阳系 中的深空探测器提供精确的绝对导航信息。
[0022] 参见图1，本发明的深空自主导航系统信标布置方法包括如下步骤： 1)在太阳系中选择合适的平动点 1-1)平动点长期演化分析； 利用日-目标天体-深空探测器限制性H体模型，同时考虑八大行星、冥王星和月球的 引力摄动求解Lissajous轨道和halo轨道的高阶分析解，具体求解步骤如下： 在坐标原点为平动点的坐标系中，运动方程可写成如下形式：
【权利要求】
1. 深空自主导航系统信标布置方法，其特征在于，包括如下步骤： 1) 在太阳系中选择合适的平动点； 1-1)平动点长期演化分析； 1-2)平动点分布覆盖性分析； 2) 布置信标航天器到选择的平动点。
2. 如权利要求1所述的深空自主导航系统信标布置方法，其特征在于，所述的1-1)中， 利用日_目标天体-探测器限制性三体模型，同时考虑八大行星、冥王星和月球的引力摄动 求解Lissajous轨道和halo轨道的高阶分析解。
3. 如权利要求1所述的深空自主导航系统信标布置方法，其特征在于，所述的1-2)中， 以三阶分析解为初值，用微分改正方法寻找实际力模型下的Lissajous轨道和halo轨道， 其中，实际力模型是指在日-小行星-探测器限制性三体模型下考虑了八大行星、冥王星和 月球的引力摄动，各大天体的星历采用DE405历表。
4. 深空自主导航方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的深空自主导航系统信标 布置方法在太阳系内构建深空导航信标系统。
5. 如权利要求4所述的深空自主导航方法，其特征在于，利用三角定位原理实现深空 探测器深空自主导航。
【文档编号】G01C21/24GK104422444SQ201310377058
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】阳光, 刘宇, 王卫华, 王钦, 刘珊珊, 董丰 申请人:上海新跃仪表厂