一种太阳耀斑到达时间差分测量及组合导航方法、系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明属于航天器自主导航领域，特别涉及一种太阳耀斑到达时间差分测量技术 方案以及基于太阳耀斑到达时间信息的航天器自主导航技术方案。
【背景技术】
[0002] 导航信息对于深空探测的成败至关重要。受远距离和长时延的影响，地面站无法 提供实时高精度的导航信息，特别是在捕获段。而航天器自主导航系统可以做到这一点。因 此，对于捕获段而言，天文自主导航是极其重要的，特别是航天器相对于目标天体的位置、 速度信息。
[0003] 目前，在深空探测领域，有以下几种自主导航方法：（1)X射线脉冲星测距导航。X射 线脉冲星导航可提供高精度测距信息。但是，航天器相对于目标天体的位置比绝对位置更 加重要。若目标天体星历出现较大误差，航天器相对于目标天体的位置也相应地出现较大 误差。（2)测向导航。测向导航是传统的天文导航方式，通过测量近天体获得航天器相对于 近天体的方位信息。但是，该方法无法提供高精度的航天器与近天体之间距离信息。（3)测 速导航。测速导航通过测量恒星的光谱频移来获得航天器相对于恒星的速度信息。测速导 航方法无法直接提供位置信息。位置信息是通过积分速度信息获得，因此必存在较大积分 误差。
[0004] 综上所述，在目标天体星历存在误差的情况下，X射线脉冲星导航和测速导航无法 提供高精度的相对于目标天体的导航信息。测向导航虽不受星历误差影响，但是在径向上 精度极低。
【发明内容】
[0005] 本发明提出了一种太阳耀斑到达时间差分(Time Difference Of Arrival，TD0A) 测量技术方案，旨在为航天器提供高精度的测距导航信息。在此基础上，本发明将其与传统 的测向导航相结合，提出一种太阳耀斑TD0A/测向组合导航技术方案，旨在深空探测捕获段 为航天器提供实时、高精度的自主导航信息。
[0006] 本发明提供一种太阳耀斑到达时间差分测量方法，利用对太阳系内行星进行探测 的航天器实现测量，航天器上设置第一光电探测器和第二光电探测器，测量过程包括以下 步骤，
[0007] 步骤A1，采用航天器上的第一光电探测器测得太阳耀斑直接到达航天器的时间， 根据航天器在h时刻的位置r(t〇,计算太阳耀斑光子离开太阳质心的时间to如下，
[0008] c · (ti_t〇)= |r(ti)|
[0009] 其中，c为光速；
[0010] 步骤A2,利用行星星历，计算太阳耀斑光子到达行星的时刻&和此时的行星位置rM (t2)如下，
[0011] c . (t2-t〇)= |γμ(?2)
[0012] 步骤A3,采用航天器上的第二光电探测器测得记录经行星反射到达航天器的时间 t，得到太阳耀斑到达时间差分t_t1;初步建立太阳耀斑TD0A模型如下，
[0013] c · (t-ti) =|γ(?)-γμ(?2)I -1r(ti)I +1γμ(?2) I + ω
[0014] 其中，ω为TDOA测量误差，TDOA表示到达时间差分，航天器在时刻t的位置为r(t);
[0015] 步骤A4，对步骤A3所得太阳耀斑TDOA模型进行几何修正，获得精确模型，根据所得 模型实现到达时间差分测量;进行几何修正包括以下子步骤，
[0016] 步骤A41，针对反射点不在行星质心而在行星表面，计算夹角α+β如下，
[0017] γ-γμ|2+|γμ|2-|γ2 = 2|γ-γμ| · |rM|cos(a+0)
[0018]其中，γ、γμ和γμ' Μ分别表不航天器在时刻t的位置r(t)、在时刻t2相应的火星质心 位置rM(t2)和反射点位置ΓΜ' (t2)，矢量r-ΓΜ和ΓΜ' -γμ的夹角是a，矢量-ΓΜ和γμ'Μ-γμ的夹角是 β;
[0019] 进行初始化如下，
[0020] α = β=(α+β)/2
[0021] 步骤442，设矢量31和^/1的夹角是€1/，矢量〇 1和〇1/1的夹角是|3/，计算€[ /和3/ 如下，
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[0026] 其中，Rm为行星半径；
[0027] 步骤A43，调整a和β如下，
[0028] α = α-[(α+α7 )-(β+β7 )]/2
[0029] β = β+[(α+α/ )-(β+β7 )]/2
[0030] 步骤Α44,返回步骤Α42,直到下式成立，此时的|η/ I和|η/-r|为所求距离；
[0031] α+α7 =β+β7 =θ
[0032] 步骤Α45，对步骤A3初步建立的太阳耀斑TDOA模型进行修正，得到修正模型如下，
[0033] t-ti=(rM7 -r | +1 γμ7 -1 r~v · (t~ti) )/c+ ω
[0034] 其中，v为航天器的速度。
[0035] 而且，所述行星为火星，所述航天器为火星探测器。
[0036] 本发明相应提供一种太阳耀斑到达时间差分测量系统，用于利用对太阳系内行星 进行探测的航天器实现测量，航天器上设置第一光电探测器和第二光电探测器，并设置以 下模块，
[0037] 第一模块，用于采用航天器上的第一光电探测器测得太阳耀斑直接到达航天器的 时间，根据航天器在七时刻的位置Γ(ω，计算太阳耀斑光子离开太阳质心的时间to如下，
[0038] c · (ti-to)= |r(ti)
[0039] 其中，c为光速；
[0040] 第二模块，用于利用行星星历，计算太阳耀斑光子到达行星的时刻^和此时的行 星位置ΓΜ(?2)如下，
[0041] C · (t2~t〇)= IΓμ(?2)
[0042] 第三模块，用于采用航天器上的第二光电探测器测得记录经行星反射到达航天器 的时间t，得到太阳耀斑到达时间差分t-t1;初步建立太阳耀斑TD0A模型如下，
[0043] c · (t-ti) = | γ(?)-γμ(?2) I -1 r(ti) I +1 γμ(?2) I + ω
[0044] 其中，ω为TDOA测量误差，TDOA表示到达时间差分，航天器在时刻t的位置为r(t);
[0045] 第四模块，用于对第三模块所得太阳耀斑TDOA模型进行几何修正，获得精确模型， 根据所得模型实现到达时间差分测量;包括以下子模块，
[0046] 第一子模块，用于针对反射点不在行星质心而在行星表面，计算夹角α+β如下，
[0047] γ-γμ|2+|γμ|2-|γ|2 = 2|γ-γμ| · |rM|cos(a+0)
[0048]其中，γ、γμ和γμ'分别表不航天器在时刻t的位置r(t)、在时刻t2相应的火星质心位 置ΓΜ(?2)和反射点位置ΓΜ' (t2)，矢量r-ΓΜ和ΓΜ' -ΓΜ的夹角是a，矢量-ΓΜ和ΓΜ' -ΓΜ的夹角是β;
[0049] 进行初始化如下，
[0050] α = β=(α+β)/2
[0051] 第二子模块，用于设矢量rM-r和γμ'的夹角是V，矢量γμ和γμ'的夹角是f，计算 V和β'如下，
[0052]
[0053]
[0054]
[0055]
[0056] 其中，Rm为行星半径；
[0057] 第三子模块，用于调整a和β如下，
[0058] α = α-[(α+α7 )-(β+β7 )]/2
[0059] β = β+[(α+α/ )-(β+β7 )]/2
[0060] 第四子模块，用于命令第二子模块工作，直到下式成立，此时的I η/ I和I n/ -r I为 所求距离；
[0061 ] α+α'=β+β'=θ
[0062] 第五子模块，用于对第三模块初步建立的太阳耀斑TDOA模型进行修正，得到修正 模型如下，
[0063] t~ti= (γμ7 -r I +1 γμ7 | -1 r~v · (t~ti) )/c+ ω
[0064] 其中，v为航天器的速度。
[0065] 而且，所述行星为火星，所述航天器为火星探测器。
[0066] 本发明还提供一种基于太阳耀斑到达时间差分测