基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法

2023-06-25 08:40:46 2

基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法
【專利摘要】基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，包括步驟：1、根據在軌注入的飛船和目標的相對位置和相對姿態信息初始化相對導航敏感器的相對位置和相對姿態估值；2、根據飛船陀螺、加速度計測量的脈衝數計算飛船當前周期的三軸姿態角速度和三軸線速度；3、獲取當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值並對測量值進行濾波；4、對當前周期的相對導航敏感器的狀態進行判讀得到導航敏感器狀態的判讀信息；5、遙測下傳相對導航敏感器狀態的判讀信息，並根據判讀信息對相對導航敏感器的工作狀態進行判斷。本發明提高了太空飛行器交會對接過程的可靠性和安全性，便於飛控人員及時發現運行異常狀況，及時排查問題。
【專利說明】基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及了一種基於在軌實時數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法， 可用於空間交會對接過程中的交會對接敏感器數據正確性判斷，為飛行過程的正確性提供 判斷依據，屬於空間交會對接【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 空間交會對接技術是通過對本體太空飛行器的位置和姿態進行精確控制，在近地軌道 上實現與目標太空飛行器的物理接觸的技術。與傳統的衛星控制技術相比，空間交會對接技術 涉及到與目標太空飛行器的相對位置和姿態信息的獲取及處理，需要用到一系列相對導航敏感 器，如雷射雷達、微波雷達、CRDS相機等。
[0003] 在交會對接過程中，相對導航敏感器的工作狀態直接影響到交會對接的成敗，因 此無論是型號研製過程中的調試、測試環節，還是型號發射階段的飛控過程，都需要相對導 航敏感器狀態的輔助判斷方法。
[0004] 太空飛行器的在軌運行期間，地面飛控人員需要關注大量的遙測信息，對相對導航敏 感器狀態的監測更需要較高的實時性，因此必須設計自動化、直觀、可靠的輔助判斷方法， 對相對導航敏感器狀態進行實時的監測。


【發明內容】

[0005] 本發明的技術解決問題是：針對現有技術的不足，提供了基於在軌實時數據進行 相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，實現了對各個相對導航敏感器的運行狀態進行實時 監視及預警，提高了太空飛行器交會對接過程的可靠性和安全性，便於飛控人員及時發現運行 異常狀況，及時排查問題。
[0006] 本發明的技術解決方案是：
[0007] 基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，包括步驟如下：
[0008] 步驟A1 :根據在軌注入的飛船和目標的相對位置和相對姿態信息初始化相對導 航敏感器的相對位置（相對敏感器的相對位置由相對導航敏感器獲得的飛船和目標的相 對位置）和相對姿態估值；
[0009] 步驟A2 :根據飛船陀螺、加速度計測量的脈衝數計算飛船當前周期的三軸姿態角 速度和三軸線速度；
[0010] 步驟A3 :獲取當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值並對測量值 進行濾波；
[0011] 步驟A4:對當前周期的相對導航敏感器的狀態進行判讀得到導航敏感器狀態的 判讀信息，所述的判讀信息包括相對導航敏感器數據可用標誌、相對導航敏感器導航允許 標誌和相對導航敏感器濾波收斂標誌三個狀態標誌和相對導航敏感器濾波計數器值；所述 相對導航敏感器數據可用標誌表示相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值在通 信信道中傳輸正確的標誌；所述相對導航敏感器導航允許標誌表示相對導航敏感器在一定 時間內測量數據比較穩定時，相對導航敏感器的濾波過程可以進行的標誌；所述相對導航 敏感器濾波收斂標誌表示當前周期相對導航敏感器測量的相對位置和相對姿態有效的標 志；所述相對導航敏感器濾波計數器值表示相對導航敏感器狀態判讀過程的計數器；
[0012] 步驟A5 :遙測下傳步驟A4得到的當前周期的相對導航敏感器狀態的判讀信息，並 根據判讀信息對相對導航敏感器的工作狀態進行判斷。
[0013] 所述步驟A3中對當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值進行濾波 的具體方法如下：
[0014] 步驟B1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若有效則轉步驟B2,否則 退出濾波過程進入步驟B8;
[0015] 步驟B2 :利用空間動力學算法，根據步驟A2計算出的飛船當前周期的三軸姿態角 速度和三軸線速度以及上一周期的相對導航敏感器的相對位置和姿態估值，計算當前周期 的相對導航敏感器的相對位置和姿態的估值；若為首次濾波，所述的上一周期相對導航敏 感器的相對位置和姿態估值為步驟A1中的初始化的相對位置和姿態估值，否則所述的上 一周期相對導航敏感器的相對位置和姿態估值為上一周期濾波過程中計算出的相對導航 敏感器的相對位置和姿態估值；
[0016] 步驟B3 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟B4,否則 退出濾波過程進入步驟B8;
[0017] 步驟Μ :計算當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值與步 驟Β2中計算出的估值的差值，並將差值的絕對值與剃野閾值比較，若相對位置或相對姿態 的測量值與估值的差值絕對值大於剃野閾值，則判斷當前周期的相對位置或相對姿態測量 值無效，轉步驟Β5,否則轉步驟Β6 ;所述剃野閾值表示相對位置和相對姿態的測量值的浮 動範圍；
[0018] 步驟Β5 :置相對導航敏感器數據可用標誌無效，並退出濾波過程，進入步驟Β8 ;
[0019] 步驟Β6 :將步驟Μ中計算出的相對位置和相對姿態的測量值與估值的差值的絕 對值與限幅閾值比較，若相對位置或相對姿態的測量值與估值的差值的絕對值大於限幅閾 值，則將限幅閾值賦值給該差值，否則不做任何處理直接進入步驟Β7 ;所述限幅閾值表示 測量值的浮動範圍；
[0020] 步驟Β7 :利用當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的估值與步驟 Β6計算出的差值求和，並利用該求和結果更新當前周期相對導航敏感器位置姿態估值； (當進行下一周期濾波循環時，當前周期的相對敏感器的相對位置和相對姿態的估值作為 步驟Β2);
[0021] 步驟Β8:結束。
[0022] 所述步驟Μ中的剃野閾值和所述步驟Β6中的限幅閾值的具體數值根據具體應用 而定。
[0023] 所述步驟Α4中相對導航敏感器狀態判讀過程的具體步驟如下：
[0024] 步驟C1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若無效則轉步驟C2,否則 轉步驟C7 ;
[0025] 步驟C2 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟C3,否則 轉步驟C4 ;
[0026] 步驟C3 :將相對導航敏感器濾波計數器加 1並進入步驟C5 ;
[0027] 步驟C4 :將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C5 ;
[0028] 步驟C5 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值a，若大於則轉步驟 C6,否則轉步驟C7 ;
[0029] 步驟C6 :置相對導航敏感器導航允許標誌有效以及置相對導航敏感器濾波收斂 標誌無效；
[0030] 步驟C7 :若相對導航敏感器導航允許標誌有效，且相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，則轉步驟C8,否則轉步驟C15 ;
[0031] 步驟C8 :若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則轉步驟C9,否則轉步驟C10 ;
[0032] 步驟C9 :將相對導航敏感器濾波計數器加 1 ;
[0033] 步驟C10 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ;
[0034] 步驟C11 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值b，若大於則轉步驟 C12,否則轉步驟C13 ;
[0035] 步驟C12 :置相對導航敏感器濾波收斂標誌有效；
[0036] 步驟C13 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值c，若小於則轉步驟 C14,否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0037] 步驟C14 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，並將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C21 ;
[0038] 步驟C15 :判斷相對導航敏感器濾波收斂標誌是否有效，若有效則轉步驟C16,否 則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0039] 步驟C16 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否，若有效則轉步驟C17,否則，轉 步驟C18 ;
[0040] 步驟C17 :將相對導航敏感器濾波計數器加 1 ;
[0041] 步驟C18 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ;
[0042] 步驟C19 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值d，若小於則轉步驟 C20,否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0043] 步驟C20 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，並將相對導航敏感器濾波計數器清零；
[0044] 步驟C21:結束。
[0045] 所述步驟C5中的閾值a、所述步驟C11中的閾值b、所述步驟C13中的閾值c和所 述步驟C19中的閾值d均根據具體應用情況而定（例如飛船的控制周期為160ms，則設置閾 值a為32,則表示相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值連續有效5. 12s後開始 進行相對導航敏感期狀態的判讀；設置閾值b為64,則表示進行相對導航敏感器狀態判讀 後相對位置和相對姿態的測量值有效累計時間達到10.24s以上，則認為相對導航敏感器 狀態有效）。
[0046] 所述步驟A5中根據判斷信息對相對導航敏感期的工作狀態進行判斷的具體方法 如下：
[0047] (1)若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則表示相對導航敏感器的相對位置和 相對姿態的測量值在通信信道中傳輸正確，否則表示測量值在通信信道中傳輸錯誤；
[0048] (2)若相對導航敏感器導航允許標誌有效，貝U表不相對導航敏感器在一定時間內 (時間長度由步驟C5中閾值a控制）相對位置和相對姿態的測量值比較穩定，相對導航敏 感器的濾波過程正在進行；否則表示一定時間內相對導航敏感器測量值不穩，飛船需等待 相對導航敏感器測量值穩定後才能開始進行測量值濾波；
[0049] (3)若相對導航敏感器濾波收斂標誌有效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態 有效；若相對導航敏感器濾波收斂標誌無效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態無效。
[0050] 本發明的實現方法與現有技術相比的優點在於：
[0051] (1)本發明實現了對各個相對導航敏感器的運行狀態進行實時監視及預警，提高 了太空飛行器交會對接過程的可靠性和安全性，便於飛控人員及時發現運行異常狀況，及時排 查問題
[0052] (2)本發明將相對導航敏感器狀態判讀過程融入到濾波過程中，通過數據剃野、限 幅操作消除了由於敏感器測量異常等原因引起的測量錯誤對判讀結果的影響，所以本發明 相對導航敏感器狀態判讀的魯棒性高，準確性較強。
[0053] (3)本發明遙測下傳的相對導航敏感器狀態判讀結果通過相對導航敏感器數據可 用標誌、相對導航敏感器導航允許標誌和相對導航敏感器濾波收斂標誌三個標誌和相對導 航敏感器濾波計數器描述，不僅能夠實時掌握相對導航敏感器的工作狀態，而且能夠掌握 判讀階段，方便相對導航敏感器狀態異常時的錯誤定位，因此本發明相對導航敏感器狀態 判讀的可讀性好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054] 圖1為本發明方法流程圖；
[0055] 圖2為本發明相對位置與速度濾波過程流程圖；
[0056] 圖3為本發明相對導航敏感器狀態判讀過程流程圖。

【具體實施方式】
[0057] 下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：
[0058] 如圖1所示，本發明一種基於在軌實時數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的 方法，步驟如下：
[0059] 基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，包括步驟如下：
[0060] 步驟A1 :根據在軌注入的飛船和目標的相對位置和相對姿態信息初始化相對導 航敏感器的相對位置（相對敏感器的相對位置由相對導航敏感器獲得的飛船和目標的相 對位置）和相對姿態估值；
[0061] 步驟A2 :根據飛船陀螺、加速度計測量的脈衝數計算飛船當前周期的三軸姿態角 速度和三軸線速度；
[0062] 步驟A3 :獲取當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值並對測量值 進行濾波；
[0063] 對當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值進行濾波的具體方法如 下：
[0064] 步驟B1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若有效則轉步驟B2,否則 退出濾波過程進入步驟B8 ;
[0065] 步驟B2 :利用空間動力學算法，根據步驟A2計算出的飛船當前周期的三軸姿態角 速度和三軸線速度以及上一周期的相對導航敏感器的相對位置和姿態估值，計算當前周期 的相對導航敏感器的相對位置和姿態的估值；若為首次濾波，所述的上一周期相對導航敏 感器的相對位置和姿態估值為步驟A1中的初始化的相對位置和姿態估值，否則所述的上 一周期相對導航敏感器的相對位置和姿態估值為上一周期濾波過程中計算出的相對導航 敏感器的相對位置和姿態估值；
[0066] 步驟B3 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟B4,否則 退出濾波過程進入步驟B8;
[0067] 步驟Μ :計算當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值與步 驟Β2中計算出的估值的差值，並將差值的絕對值與剃野閾值比較，若相對位置或相對姿態 的測量值與估值的差值絕對值大於剃野閾值，則判斷當前周期的相對位置或相對姿態測量 值無效，轉步驟Β5,否則轉步驟Β6 ;所述剃野閾值表示相對位置和相對姿態的測量值的浮 動範圍；剃野閾值具體數值根據具體應用而定。
[0068] 步驟Β5 :置相對導航敏感器數據可用標誌無效，並退出濾波過程，進入步驟Β8 ;
[0069] 步驟Β6 :將步驟Μ中計算出的相對位置和相對姿態的測量值與估值的差值的絕 對值與限幅閾值比較，若相對位置或相對姿態的測量值與估值的差值的絕對值大於限幅閾 值，則保留差值的符號不變，將限幅閾值賦值給該差值的數值部分，否則不做任何處理直接 進入步驟Β7 ;所述限幅閾值表示測量值的浮動範圍；步驟Β6中的限幅閾值的具體數值根據 具體應用而定。
[0070] 步驟Β7 :利用當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的估值與步驟 Β6計算出的差值求和，並利用該求和結果更新當前周期相對導航敏感器位置姿態估值； (當進行下一周期濾波循環時，當前周期的相對敏感器的相對位置和相對姿態的估值作為 步驟Β2);
[0071] 步驟Β8:結束。
[0072] 步驟Α4:對當前周期的相對導航敏感器的狀態進行判讀得到導航敏感器狀態的 判讀信息，所述的判讀信息包括相對導航敏感器數據可用標誌、相對導航敏感器導航允許 標誌和相對導航敏感器濾波收斂標誌三個狀態標誌和相對導航敏感器濾波計數器值；所述 相對導航敏感器數據可用標誌表示相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值在通 信信道中傳輸正確的標誌；所述相對導航敏感器導航允許標誌表示相對導航敏感器在一定 時間內測量數據比較穩定時，相對導航敏感器的濾波過程可以進行的標誌；所述相對導航 敏感器濾波收斂標誌表示當前周期相對導航敏感器測量的相對位置和相對姿態有效的標 志；所述相對導航敏感器濾波計數器值表示相對導航敏感器狀態判讀過程的計數器；
[0073] 相對導航敏感器狀態判讀過程的具體步驟如下：
[0074] 步驟C1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若無效則轉步驟C2,否則 轉步驟C7 ;
[0075] 步驟C2 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟C3,否則 轉步驟C4 ;
[0076] 步驟C3 :將相對導航敏感器濾波計數器加 1並進入步驟C5 ;
[0077] 步驟C4 :將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C5 ;
[0078] 步驟C5 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值a，若大於則轉步驟 C6,否則轉步驟C7 ;
[0079] 步驟C6 :置相對導航敏感器導航允許標誌有效以及置相對導航敏感器濾波收斂 標誌無效；
[0080] 步驟C7 :若相對導航敏感器導航允許標誌有效，且相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，則轉步驟C8,否則轉步驟C15 ;
[0081] 步驟C8 :若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則轉步驟C9,否則轉步驟C10 ;
[0082] 步驟C9 :將相對導航敏感器濾波計數器加 1 ;
[0083] 步驟C10 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ;
[0084] 步驟C11 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值b，若大於則轉步驟 C12,否則轉步驟C13 ;
[0085] 步驟C12 :置相對導航敏感器濾波收斂標誌有效；
[0086] 步驟C13 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值c，若小於則轉步驟 C14,否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0087] 步驟C14 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，並將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C21 ;
[0088] 步驟C15 :判斷相對導航敏感器濾波收斂標誌是否有效，若有效則轉步驟C16,否 則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0089] 步驟C16 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否，若有效則轉步驟C17,否則，轉 步驟C18 ;
[0090] 步驟C17 :將相對導航敏感器濾波計數器加1 ;
[0091] 步驟C18 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ;
[0092] 步驟C19 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值d，若小於則轉步驟 C20,否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ;
[0093] 步驟C20 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效，並將相對導航敏感器濾波計數器清零；
[0094] 步驟C21:結束。
[0095] 步驟C5中的閾值a、步驟C11中的閾值b、步驟C13中的閾值c和步驟C19中的閾 值d均根據具體應用情況而定（例如飛船的控制周期為160ms，則設置閾值a為32,則表示 相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值連續有效5. 12s後開始進行相對導航敏 感期狀態的判讀；設置閾值b為64,則表示進行相對導航敏感器狀態判讀後相對位置和相 對姿態的測量值有效累計時間達到10. 24s以上，則認為相對導航敏感器狀態有效）。
[0096] 步驟A5 :遙測下傳步驟A4得到的當前周期的相對導航敏感器狀態的判讀信息，並 根據判讀信息對相對導航敏感器的工作狀態進行判斷。
[0097] 根據判斷信息對相對導航敏感期的工作狀態進行判斷的具體方法如下：
[0098] (1)若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則表示相對導航敏感器的相對位置和 相對姿態的測量值在通信信道中傳輸正確，否則表示測量值在通信信道中傳輸錯誤；
[0099] (2)若相對導航敏感器導航允許標誌有效，貝U表不相對導航敏感器在一定時間內 (時間長度由步驟C5中閾值a控制）相對位置和相對姿態的測量值比較穩定，相對導航敏 感器的濾波過程正在進行；否則表示一定時間內相對導航敏感器測量值不穩，飛船需等待 相對導航敏感器測量值穩定後才能開始進行測量值濾波；
[0100] (3)若相對導航敏感器濾波收斂標誌有效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態 有效；若相對導航敏感器濾波收斂標誌無效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態無效。
[0101] 下面以一個具體實施例進一步說明本發明的工作過程和工作原理：
[0102] 以飛船和目標的相對位置X為例進一步說明本發明的濾波過程和判讀過程（飛船 和目標的相對位置X是指飛船與目標在X軸方向上的距離，其中在以目標為坐標系原點，目 標前向為X軸，目標底部垂直方向為Z軸，按照右手螺旋定則確定Y軸），具體實施例如下：
[0103] 1、飛船加電後，假設相對導航敏感器導航允許標誌初始值為無效，因此不進入步 驟A3的濾波過程，在步驟A4的相對導航敏感器判讀過程中，設相對導航敏感器當前通訊狀 態正常，因此相對導航敏感器數據可用標誌有效，設閾值a為32,則經過32次循環後，相對 導航敏感器導航允許標誌有效，相對導航敏感器濾波收斂標誌無效；
[0104] 2、此時進入到步驟C7,假設相對導航敏感器濾波計數器為32,設閾值b為64,由於 濾波計數器不大於閾值b，因此退出相對導航敏感器判讀過程，退出時相對導航敏感器濾波 計數器為33 ;
[0105] 3、下一個循環中，進入步驟A3的濾波過程，由於上一循環沒有進行濾波過程，當 前相對位置的值為初始值，假設在軌注入的相對位置X為140m，當前周期陀螺測量得到的 飛船X方向線速度為lm/s，則在進入步驟A3時，計算當前周期的相對導航敏感器的相對位 置X的估值為140. 16m(計算過程：線速度lm/s，假設飛船控制周期為0. 16s，控制周期內前 進距離0. 16m，所以當前周期的相對位置X為140. 16m);
[0106] 假設相對導航敏感器測量得到的相對位置X為141m，相對位置的測量值與估值的 差值為0. 84m，因此差值小於限幅閾值2 (假設剃野閾值為5,限幅閾值為2)，因此利用當 前周期的相對導航敏感器的相對位置140. 16m和相對姿態的估值與步驟B6計算出的差值 0. 84求和得到當前的相對位置X的估值為141m ;進入步驟A4的判讀過程；
[0107] 4、再下一個循環中，進入步驟A3的濾波過程，當前相對導航敏感器的位置X估值 為141m(步驟3中的更新值），設當前周期陀螺測量得到的飛船X方向線速度為lm/s，則在 進入步驟A3時，相對導航敏感器的相對位置X的估值為141. 16m，設相對導航敏感器測量 得到的相對位置X為144m，測量值和估值的差值2. 84大於限幅閾值2,則經過步驟B6限幅 後，退出濾波過程時，此時差值重新賦值為2,因此得到相對導航敏感器的相對位置X的估 值為 143. 16m ;
[0108] 6、繼續循環，當相對導航敏感器濾波計數器為65時，會大於閾值b(b為64)，進入 步驟C12,並置相對導航敏感器濾波收斂標誌有效，地面觀察到相應的遙測結果後，能夠判 斷處當前相對導航敏感器狀態正常；
[0109] 7、假設接下來相對導航敏感器狀態異常，表現為測量值不正確，假設相對導航敏 感器的相對位置X測量值為40m，假設此時的相對位置X的估值為169m，則估值和測量值的 差值大於剃野閾值5,則在步驟Μ中，判斷為剃野超差，進入步驟B5,置相對導航敏感器數 據可用標誌無效；
[0110] 8、則在步驟Α4的判讀過程中，進入到步驟C18,相對導航敏感器濾波計數器遞減， 設閾值d為-10,繼續循環，當相對導航敏感器濾波計數器為-11時，置相對導航敏感器濾波 收斂標誌無效，地面觀察到相應的遙測結果後，能夠判斷處當前相對導航敏感器狀態異常。 [0111] 本發明已經經過專家評定，且實際應用於的相應的移動衛星型號，取得了良好的 技術效果。
[0112] 本發明未詳細闡述部分屬於本領域公知技術。
【權利要求】
1. 基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其特徵在於包括步驟如 下： 步驟A1 :根據在軌注入的飛船和目標的相對位置和相對姿態信息初始化相對導航敏 感器的相對位置和相對姿態估值； 步驟A2 :根據飛船陀螺、加速度計測量的脈衝數計算飛船當前周期的三軸姿態角速度 和三軸線速度； 步驟A3 :獲取當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值並對測量值進行 濾波； 步驟A4 :對當前周期的相對導航敏感器的狀態進行判讀得到導航敏感器狀態的判讀 信息，所述的判讀信息包括相對導航敏感器數據可用標誌、相對導航敏感器導航允許標誌 和相對導航敏感器濾波收斂標誌三個狀態標誌和相對導航敏感器濾波計數器值；所述相對 導航敏感器數據可用標誌表示相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值在通信信 道中傳輸正確的標誌；所述相對導航敏感器導航允許標誌表不相對導航敏感器在一定時間 內測量數據比較穩定時，相對導航敏感器的濾波過程可以進行的標誌；所述相對導航敏感 器濾波收斂標誌表示當前周期相對導航敏感器測量的相對位置和相對姿態有效的標誌；所 述相對導航敏感器濾波計數器值表示相對導航敏感器狀態判讀過程的計數器； 步驟A5 :遙測下傳步驟A4得到的當前周期的相對導航敏感器狀態的判讀信息，並根據 判讀信息對相對導航敏感器的工作狀態進行判斷。
2. 根據權利要求1所述的基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其 特徵在於：所述步驟A3中對當前相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值進行濾 波的具體方法如下： 步驟B1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若有效則轉步驟B2,否則退出 濾波過程進入步驟B8 ; 步驟B2 :利用空間動力學算法，根據步驟A2計算出的飛船當前周期的三軸姿態角速度 和三軸線速度以及上一周期的相對導航敏感器的相對位置和姿態估值，計算當前周期的相 對導航敏感器的相對位置和姿態的估值；若為首次濾波，所述的上一周期相對導航敏感器 的相對位置和姿態估值為步驟A1中的初始化的相對位置和姿態估值，否則所述的上一周 期相對導航敏感器的相對位置和姿態估值為上一周期濾波過程中計算出的相對導航敏感 器的相對位置和姿態估值； 步驟B3 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟B4,否則退出 濾波過程進入步驟B8 ; 步驟Μ :計算當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的測量值與步驟B2 中計算出的估值的差值，並將差值的絕對值與剃野閾值比較，若相對位置或相對姿態的測 量值與估值的差值絕對值大於剃野閾值，則判斷當前周期的相對位置或相對姿態測量值無 效，轉步驟Β5,否則轉步驟Β6 ;所述剃野閾值表示相對位置和相對姿態的測量值的浮動範 圍； 步驟Β5 :置相對導航敏感器數據可用標誌無效，並退出濾波過程，進入步驟Β8 ; 步驟Β6 :將步驟Μ中計算出的相對位置和相對姿態的測量值與估值的差值的絕對值 與限幅閾值比較，若相對位置或相對姿態的測量值與估值的差值的絕對值大於限幅閾值， 則將限幅閾值賦值給該差值，否則不做任何處理直接進入步驟B7 ;所述限幅閾值表示測量 值的浮動範圍； 步驟B7 :利用當前周期的相對導航敏感器的相對位置和相對姿態的估值與步驟B6計 算出的差值求和，並利用該求和結果更新當前周期相對導航敏感器位置姿態估值； 步驟B8 :結束。
3. 根據權利要求2所述的基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其 特徵在於：所述步驟Μ中的剃野閾值和所述步驟B6中的限幅閾值的具體數值根據具體應 用而定。
4. 根據權利要求1所述的基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其 特徵在於：所述步驟Α4中相對導航敏感器狀態判讀過程的具體步驟如下： 步驟C1 :判斷相對導航敏感器導航允許標誌是否有效，若無效則轉步驟C2,否則轉步 驟C7 ; 步驟C2 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否有效，若有效則轉步驟C3,否則轉步 驟C4 ; 步驟C3 :將相對導航敏感器濾波計數器加1並進入步驟C5 ; 步驟C4 :將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C5 ; 步驟C5 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值a，若大於則轉步驟C6,否 則轉步驟C7 ; 步驟C6 :置相對導航敏感器導航允許標誌有效以及置相對導航敏感器濾波收斂標誌 無效； 步驟C7 :若相對導航敏感器導航允許標誌有效，且相對導航敏感器濾波收斂標誌無 效，則轉步驟C8,否則轉步驟C15 ; 步驟C8 :若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則轉步驟C9,否則轉步驟CIO ; 步驟C9 :將相對導航敏感器濾波計數器加1 ; 步驟C10 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ; 步驟Cl 1 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否大於閾值b，若大於則轉步驟C12， 否則轉步驟C13 ; 步驟C12 :置相對導航敏感器濾波收斂標誌有效； 步驟C13 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值c，若小於則轉步驟C14， 否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ; 步驟C14 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌無效， 並將相對導航敏感器濾波計數器清零並進入步驟C21 ; 步驟C15 :判斷相對導航敏感器濾波收斂標誌是否有效，若有效則轉步驟C16,否則退 出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ; 步驟C16 :判斷相對導航敏感器數據可用標誌是否，若有效則轉步驟C17,否則，轉步驟 C18 ； 步驟C17 :將相對導航敏感器濾波計數器加1 ; 步驟C18 :將相對導航敏感器濾波計數器減1 ; 步驟C19 :判斷相對導航敏感器濾波計數器的值是否小於閾值d，若小於則轉步驟C20， 否則退出相對導航敏感器狀態判讀過程並進入步驟C21 ; 步驟C20 :置相對導航敏感器導航允許標誌無效，相對導航敏感器濾波收斂標誌無效， 並將相對導航敏感器濾波計數器清零； 步驟C21 :結束。
5. 根據權利要求4所述的基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其 特徵在於：所述步驟C5中的閾值a、所述步驟C11中的閾值b、所述步驟C13中的閾值c和 所述步驟C19中的閾值d均根據具體應用情況而定。
6. 根據權利要求1所述的基於在軌數據進行相對導航敏感器狀態輔助判斷的方法，其 特徵在於：所述步驟A5中根據判斷信息對相對導航敏感期的工作狀態進行判斷的具體方 法如下： (1) 若相對導航敏感器數據可用標誌有效，則表示相對導航敏感器的相對位置和相對 姿態的測量值在通信信道中傳輸正確，否則表示測量值在通信信道中傳輸錯誤； (2) 若相對導航敏感器導航允許標誌有效，貝U表不相對導航敏感器在一定時間內相對 位置和相對姿態的測量值比較穩定，相對導航敏感器的濾波過程正在進行；否則表示一定 時間內相對導航敏感器測量值不穩，飛船需等待相對導航敏感器測量值穩定後才能開始進 行測量值濾波； (3) 若相對導航敏感器濾波收斂標誌有效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態有效； 若相對導航敏感器濾波收斂標誌無效，則表示當前相對導航敏感器測量狀態無效。
【文檔編號】G01C21/00GK104061926SQ201410286240
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】張國峰, 蔡雨辰, 王振華, 陳朝暉, 奚坤, 黨紀紅, 張維瑾, 張韓笑, 楊俊春, 黎藜, 魏高樂 申請人:北京控制工程研究所