专利名称：航天器光谱红移自主导航方法
技术领域：
本发明涉及一种航天器导航定位新方法，可应用于航天器在轨飞行的导航任务，尤其适用于深空探测领域。
背景技术：
航天器太空飞行，导航信息至关重要。目前，常用的导航方法有地面无线电导航、光学导航、天文导航、惯性导航以及组合导航等，这些导航方法和技术的发展已经非常成熟，并广泛应 用于航天任务中，但也都有各自的适用范围和局限性，尤其对深空探测，这些局限性使深空自主导航的实现更加困难，从原理上看，这些方法均涉及到三方面的基本内容，一是航天器轨道动力学模型；二是系统量观测及建模；三是滤波方法，这三方面直接决定和影响着航天器的导航精度和技术实现的复杂度。

发明内容
航天器光谱红移导航方法是直接利用太阳系天体做光源，根据光谱红移特性测量获得航天器在惯性坐标系下的飞行速度参数，结合航天器姿态信息，通过积分获得航天器在惯性坐标系下的位置参数。在此基础上，结合星光敏感器测量获得姿态角度参数，可进一步提高航天器的导航定位精度。根据本发明的一个方面，提供一种航天器光谱红移自主导航方法，在太阳系，直接利用太阳系天体作为发光源，航天器依靠自身携带的光谱红移测量敏感器接收到光谱信息，根据光谱红移测量值参数，利用航天器星光敏感器测量的航天器姿态信息，根据光谱信息、太阳系天体星历信息、航天器姿态信息获得航天器的速度参数，进而通过积分获得航天器的位置参数。优选地，利用太阳、木星、以及地球中的任一个或任多个作为发光源。优选地，根据多源光谱红移特性测量值参数获得航天器在惯性坐标系下的速度参数。优选地，航天器姿态信息包括联合恒星敏感器、太阳敏感器测量获得的姿态角度参数。优选地,具体包括如下步骤:步骤1:根据光谱红移特征频移公式，当航天器相对于光源运动时，在航天器上接收到的光源频率fm与地面标定特征频率&的关系描述为:
权利要求
1.一种航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，在太阳系，直接利用太阳系天体作为发光源，航天器依靠自身携带的光谱红移测量敏感器接收到光谱信息，根据光谱红移测量值参数，利用航天器星光敏感器测量的航天器姿态信息，获得航天器的速度参数，进而通过积分获得航天器的位置参数。
2.根据权利要求1所述的航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，利用太阳、木星、以及地球中的任一个或任多个作为发光源。
3.根据权利要求1所述的航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，根据多源光谱红移特性测量值参数获得航天器在惯性坐标系下的速度参数。
4.根据权利要求1所述的航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，航天器姿态信息包括联合恒星敏感器、太阳敏感器测量获得的姿态角度参数。
5.根据权利要求2所述的航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 步骤1:根据光谱红移特征频移公式，当航天器相对于光源运动时，在航天器上接收到的光源频率fm与地面标定特征频率&的关系描述为:
6.根据权利要求5所述的航天器光谱红移自主导航方法，其特征在于，在步骤2中，坐标原点O选取为日心、或者地心。
全文摘要
本发明提供一种航天器光谱红移自主导航方法，在太阳系，直接利用太阳系天体作为发光源，航天器依靠自身携带的光谱红移测量敏感器接收到光谱信息，根据光谱红移测量值参数，利用航天器星光敏感器测量的航天器姿态信息，获得航天器的速度参数，进而通过积分获得航天器的位置参数。本发明原理简单，方法新颖，是航天器自主导航方法的新突破，拓展了航天器导航手段，提高了导航能力，可实现真正意义上的航天器自主导航，可直接应用于我国深空探测自主导航任务，在深空探测领域具有广阔的应用前景，并可为近地航天器自主导航提供借鉴和参考。
文档编号G01C21/24GK103206955SQ20131007200
公开日2013年7月17日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者张伟, 方宝东, 陈晓, 尤伟, 张嵬, 叶辉 申请人:上海卫星工程研究所