"天问一号"火星探测环绕器导航制导与控制技术

摘要：

针对中国首次自主火星探测任务——"天问一号"行星际转移及环绕飞行过程面临的器–地数据传输延时长、飞行过程指向约束多、自主可靠要求高等难题,提出了基于火星光学目标特性测量的自主导航、推力方向补偿的速度矢量控制以及多目标指向基准优化的角动量管理方法.通过对火星时变目标特性的自适应边缘提取和基于椭球模型的边缘精确拟合,获得目标高精度导航观测信息,实现近火导航精度优于100 km、环火导航精度优于2 km;采用基于加速度计测量的推力方向实时估计及姿态前馈补偿,使制动捕获控制精度达到mm/s量级;结合多目标指向约束,以干扰力矩全局最优为目标进行姿态基准优化设计,保障超过30天无地面支持下的自主飞行控制.将其应用于"天问一号"环绕器制导、导航与控制(Guidance,Navigation and Control,GNC)分系统中,"天问一号"在轨飞行结果表明,所提方法能够满足星际飞行自主控制和自主管理的约束,为后续深空探测型号任务提供重要参考.

关键词：火星探测、GNC、速度矢量控制、光学自主导航、多目标指向基准

所属期刊栏目：10

分类号：V448(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

资助基金：火星探测工程资助项目

在线出版日期：2023-04-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：11-18