關(guān)于自主導航技術(shù)在深空探測中的應用研究

陳玲玲

摘 要：自主導航技術(shù)應用于深空探測中，能夠大幅度的提升深空探測器的生存能力，幫助深空探測器完成探測任務(wù)，有效降低地面測控的負擔，因此如何實現(xiàn)自主導航技術(shù)在深空探測中的應用價值，已經(jīng)成為各個國家科學研究的熱點。現(xiàn)今我國的火星探測工作已經(jīng)開展，在未來的發(fā)展過程中，還會計劃其他行星、衛(wèi)星的探測方案，因此實現(xiàn)深空探測中自主導航技術(shù)的應用極為重要。基于此本文對深空探測自主導航控制技術(shù)的發(fā)展價值和發(fā)展趨勢進行分析，對深空探測自主導航技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)的應用進行探究。

關(guān)鍵詞：自主導航技術(shù);深空探測器

引言

2007年10月我國成功發(fā)射的嫦娥一號探月衛(wèi)星，實現(xiàn)了中華民族多年以來的探月夢想，2013年12月我國成功發(fā)射的嫦娥三號衛(wèi)星，首次實現(xiàn)了月球表面的軟著陸，同時還在月球中首次釋放了我國“月兔”巡勘車輛，對月球表面進行全面勘察，在獲取月球物質(zhì)成分的同時還傳回了有關(guān)月球數(shù)據(jù)圖像。在深孔探測中應用自主導航技術(shù)，能夠有效處理由于通信延時所帶來的危害，利用自主導航技術(shù)來對探測器故障進行有效處理，有效探測器的生存機率。

一、深空探測自主導航控制技術(shù)

自古至今，人民群眾一直有想要探索宇宙星空的念頭，深空探測方式就是人們探索宇宙的主要方式。在利用深空探測器進行天體探測時，不可避免的會遇到飛行距離較遠的問題，倘若科學研究者僅僅依靠地面測控的方法進行探測器操控，會導致許多特殊任務(wù)無法有效完成。因此提升深空探測的自主導航控制技術(shù)的發(fā)展水平，能夠讓深空探測器在失去與地面通信的前提下，能夠繼續(xù)按照軌道進行運行，同時采用自主導航技術(shù)還能有效降低地面通信檢測的負擔，降低維護運行成本。

二、深空探測自主導航技術(shù)中關(guān)鍵技術(shù)的應用

（一）光學導航敏感器技術(shù)的應用

該技術(shù)是深空探測器必不可少的敏感器技術(shù)。深空探測自主導航系統(tǒng)對于光學部件的精確度和靈敏度有著極為嚴苛的要求，因此光學敏感器技術(shù)水平的提升，能夠有效提升深空官學敏感器的應用價值。

（二）深空導航信息的獲取和處理技術(shù)的應用

深空探測自主導航系統(tǒng)運行的基礎(chǔ)就是精確的導航測量信息，因此要想提升自主導航系統(tǒng)的性能，就要保證導航測量信息的質(zhì)量。通過應用光學圖像導航技術(shù)，選用圖像處理算法，能夠有效提升導航測量信息的精確度，保證深空探測自主導航系統(tǒng)的自主導航性能。

（三）自主導航過濾技術(shù)的應用

深空探測自主導航系統(tǒng)的航算核心就是自主導航過濾技術(shù)，由于在深空環(huán)境中存在著極多無法預知的不確定風險，因此需要應用自主導航過濾技術(shù)，充分考慮可能遇到因素對信息處理影響程度，繼而提升深空探測器的生存率。

（四）自主導航技術(shù)的應用

深空探測器在探測目標天體過程中，需要經(jīng)歷較長的飛行時間，在此漫長的飛行過程中，深空探測器會遭遇到多種不同的深空飛行環(huán)境，因此需要自動導航系統(tǒng)選擇不同的導航方式進行有效控制，進而保證深空探測器能夠準確無誤的到達目標天體。

（五）軌道控制技術(shù)的應用

深空探測器在開展深空探測任務(wù)時，需要利用軌道控制技術(shù)對深空探測器的運行軌道進行控制，對深空探測器的姿態(tài)進行定向，由于深空探測器工作環(huán)境的特殊性，因此需要保證軌道控制技術(shù)的自主控制水平，避免深空探測器在運行過程中發(fā)生危險。

三、深空探測自主導航技術(shù)的發(fā)展趨勢

（一）實現(xiàn)自動導航軟件集成化和模塊化的發(fā)展趨勢

深空探測計劃中，由于發(fā)射任務(wù)的不同，探測器需要經(jīng)歷的階段并不相同，但其導航手段存在相似地方，如需要大多數(shù)探測器需要提取分析導航信息、需要解析導航參數(shù)、對導航性能進行評估等等，因此探測器所用的算法流程大多存在相同之處。通過構(gòu)建高度集成化和模塊化的自動導航軟件，能夠有效降低探測器的研發(fā)周期，通過提升自動導航軟件的科技水平，來提升自動導航軟件的可靠性，在此基礎(chǔ)上，能夠有效降低軟件研發(fā)成本，降低科研人員的研究工作量。

在深空探測技術(shù)發(fā)展水平不斷提升的背景下，空間探測任務(wù)對于深空探測器的要求更為嚴苛，不僅需要深空探測器實現(xiàn)規(guī)模化和小型化，同時還需要深空探測器實現(xiàn)低成本、低能耗以及高精度的標準，只有這樣才能保證深空探測器能夠有效提升敏感器的環(huán)境適應性，繼而保證深空探測器能夠有效面對復雜多變的深空環(huán)境。

（二）實現(xiàn)多源異質(zhì)信息有效融合的發(fā)展趨勢

隨著深空探測器導航技術(shù)的科技發(fā)展水平不斷提升，因此星敏感器、X探測器等此類傳感器被廣泛應用，其深空探測器的導航方式開始朝多樣化的趨勢發(fā)展。不同傳感器的測量原理和輸出信息頻率等存在著差異性，因此實現(xiàn)多源異質(zhì)信息的有效融合，能夠構(gòu)建統(tǒng)一的信息融合理論，將不同傳感器中輸出的信息有效進行讀取和分析，實現(xiàn)傳感器應用價值，提升探測導航系統(tǒng)的運行效率。

（三）實現(xiàn)深空探測器故障自動檢測的發(fā)展趨勢

組合導航系統(tǒng)，并不是詞意上的將各個導航系統(tǒng)進行有效結(jié)合，而是通過將所有參與測量導航系統(tǒng)的輸出信息，以導航計算機為基礎(chǔ)，形成有效的有機整體。通過實現(xiàn)數(shù)據(jù)融合，來進行誤差矯正，進而優(yōu)化導航結(jié)果。在深空探測過程中，探測器中的導航設(shè)備常常會由于在極為復雜的深空環(huán)境，導致自主導航系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導致深空探測器無法再次進行有效航行。基于此，在未來的發(fā)展過程中深空探測器的自主導航系統(tǒng)會向故障自動檢測的方向發(fā)展，一旦檢測出系統(tǒng)故障時，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自我修復，進而確保深空探測任務(wù)的順利實施。

總結(jié)

隨著深空探測任務(wù)難度升級，國外的深空探測器經(jīng)歷了地面控制階段、半控制階段以及自護控制階段。在國外深空探測航空器發(fā)展歷程中可以了解到，自主導航技術(shù)能夠有效減輕地面控制的壓力，能夠有效規(guī)避地面遙控的弊端，對深空探測自主導航系統(tǒng)的發(fā)展有著極大的影響。為此，我國需要加強對深空探測自主導航系統(tǒng)的研發(fā)力度，為未來的載人深空探測的奠定堅實基礎(chǔ)。

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