月球软着陆的高精度自主导航与控制方法研究

黄翔宇，张洪华，王大轶，李 骥，关轶峰，王鹏基

（1.北京控制工程研究所，北京100190；2.空间智能控制技术重点实验室，北京100190）

月球软着陆的高精度自主导航与控制方法研究

黄翔宇1，2，张洪华1，2，王大轶1，2，李 骥1，2，关轶峰1，2，王鹏基1，2

（1.北京控制工程研究所，北京100190；2.空间智能控制技术重点实验室，北京100190）

提出了一种月球软着陆的高精度自主导航和控制方法.根据测距波束视线相对月面的几何关系，确定本体系的月心方向，组合利用测速仪获取的本体系三维速度确定本体系相对轨道系的姿态、速度及高度，并根据确定的参数性质选取适应的制导和控制方法.算法基于直接测量数据确定和控制姿态、高度和速度，不受惯性导航误差的影响，可以有效地提高姿态、速度与高度的确定精度和控制精度.数学仿真表明了算法的有效性.

月球软着陆；自主导航；制导与控制

在月球软着陆过程中，为了实时连续提供探测器的位置、速度和姿态信息，惯性导航成为基本的导航手段.为了保证软着陆导航精度，需要利用探测器相对月面的距离和速度测量信息修正惯性导航.因此，惯性导航配以测距测速修正成为月球软着陆的主要导航方式.对于月球软着陆探测器的导航，探测器相对着陆目标天体表面的距离和速度是重要的观测量，前苏联的Lunar系列、美国的Surveyor和Apollo系列探测器都采用测距测速仪获取探测器相对月面的距离和速度信息.目前导航一般采用的方法是利用惯性导航位置确定月心的方向，将测距仪获取的探测器相对月面的距离利用惯性姿态转化为相对月面的高度，结合测速仪获取的速度，以修正或替换惯性导航的高度和三维速度信息；……