基于惯性/嵌入式大气数据系统的火星进入段自主导航方法研究

项目名称： 基于惯性/嵌入式大气数据系统的火星进入段自主导航方法研究

项目编号： No.61503023

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2016

项目学科： 自动化技术、计算机技术

项目作者： 李茂登

作者单位： 北京控制工程研究所

项目金额： 21万元

中文摘要： 火星进入过程是火星着陆任务的最为关键的过程之一。在此期间，进入器要开展一系列事件紧迫的动作，这就要求探测器能提供实时的自主导航信息。特别是对于定点着陆任务而言，在进入段需要高精度的导航信息用于制导和控制。设计火星进入段的导航系统面临两个方面的困难：由于防热罩的保护作用，可利用的导航数据有限；火星大气环境复杂和进入器的气动参数存在很大的不确定性。针对这两个难点，本项目研究火星进入段基于惯性和嵌入式大气数据系统的组合导航方法。首先将考虑进入段轨迹特点、环境参数不确定性以及气动参数不确定性这些因素，对纯惯性导航方法进行研究。接下来将兼顾精度和可靠性的需求，对嵌入式大气数据系统的传感器布局优化和大气参数解算算法进行研究。最后，考虑测量数据的非同步性及更新频率不一致、测量异常、延时、数据冗余等特点对惯性/嵌入式大气数据系统的组合导航方法，旨在实现进入器状态、参数的精确估计和环境参数的精确辨识。

中文关键词： 火星进入；自主导航；深空导航；嵌入式大气数据系统

英文摘要： Mars entry phase is one of the most important phases for Mars landing missions. During this phase, the some time-critical events occurs which require the entry probe can provide real-time navigation information. Furthermore, high accuracy entry navigation is required to perform guidance and control for pin-point landing missions. The main difficulty in achieving high-precision Mars entry navigation is: large uncertainties of the atmospheric and aerodynamic parameters and few type of sensors are available due to the existence of a head shield. Considering these two factors, this project will study the inertial/flush air data integrated navigation method. Firstly, a novel inertial navigation method will be studied to cope with uncertainties of environment and aerodynamic parameters. Next, sensor placement optimization and atmospheric parameters solving algorithms will be investigated with demands of accuracy and reliability. Finally, considering the factors such asynchronous and delay measurements, this project will explore the integrated inertial/flush air data navigation method to provide entry probe and environment’s high accurate state and parameter estimation.

英文关键词： Mars Entry;autonomous navigation;deep space navigation;Flush Air Data System