《深空探測器高精度自主導航技術》是依託北京航空航天大學，由房建成擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：深空探測器高精度自主導航技術
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：房建成
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對我國月球探測二、三期和即將開展的火星探測任務對深空探測器自主導航的迫切需求，研究相應的自主導航及實驗驗證方法。深空探測任務主要包括轉移段、捕獲段和巡視段三個階段。本項目將針對這三個階段的不同特點及其對自主導航的不同需求，研究其相應的自主導航技術。首先針對轉移段探測器對遙遠暗淡目標觀測困難、高速運動引力場強耦合條件下系統模型參數難以精確確定的問題，研究長時曝光圖像的處理方法和基於擴維濾波的系統模型參數智慧型線上識別技術。其次針對捕獲段探測器模型變化快、觀測時間短的問題，對自主導航系統進行可觀測分析，並研究多尺度自適應高精度狀態估計方法。再次針對巡視段探測器在行星表面複雜環境下的長時遠距高精度自主導航問題，研究慣性/視覺/天文組合導航的初始對準和誤差標定方法，並在此基礎上實現高精度的慣性/視覺/天文組合導航。最後研製面向典型深空任務的自主導航地面半物理仿真實驗系統，驗證方法的有效性和可行性。
結題摘要
針對我國月球探測二、三期和火星探測任務對深空探測器自主導航的需求及深空探測任務轉移段、捕獲段和巡視段的不同特點和對導航的要求，研究了相應的自主天文導航及實驗驗證方法，取得了如下創新性研究成果: 針對轉移段暗淡目標觀測及多種系統誤差抑制的難題，提出了基於反卷積的圖像增強恢復和長時曝光觀測圖像的運動信息提取方法，天文/差分都卜勒速度導航、天文/差分X射線脈衝星導航和脈衝星/差分都卜勒速度導航方法，實現了轉移段深空探測器的高精度自主導航。 針對捕獲段系統模型及噪聲快速時變的問題，提出了變尺度自適應狀態估計、基於新息的遞歸自適應估計和基於CKF的多模型估計等天文導航方法，提高了捕獲段深空探測器的自主導航精度；提出了利用太陽震盪時間延遲作為量測量的天文導航新方法，為解決捕獲段深空探測器實時高精度自主導航提供了新的方法和思路。 針對巡視段探測器長時間、長距離、高精度、高可靠組合導航需求和INS/CNS/VNS在連續性、實時性、精度等方面的差異，提出了INS/CNS兩位置對準及慣性器件誤差標定，INS/VNS組合導航，雙模式的INS/CNS組合導航及INS/VNS/CNS組合導航等方法，實現了高精度的慣性/視覺/天文信息融合，同時提出了基於雙狀態檢測法的火星車故障診斷及隔離算法，提高了巡視段探測器導航系統的可靠性。 研製了一套基於天體模擬軟體、天體模擬器和星敏感器模擬器的地面半物理仿真系統，進行了相關的半物理實驗驗證。 項目負責人和參與者共發表相關論文113篇，其中SCI收錄67篇，Q1區論文31篇，出版學術專著1部，受理授權國家發明專利28項，其中授權22項。項目負責人房建成教授入選中國科學院院士，項目組成員吳偉仁研究員入選中國工程院院士，項目組成員寧曉琳副教授獲得國家優秀青年科學基金，培養博士後2人、博士研究生10人、碩士研究生37人。所取得的研究成果已套用於我國月球和火星探測工程的總體方案論證中，為月球和火星探測器導航系統的參數設計和部分指標的論證提供了參考和依據，為實現我國火星探測器自主導航技術在實際型號中的套用奠定了堅實的基礎。
