關于自主導航技術在深空探測中的應用研究

陳玲玲

摘 要：自主導航技術應用于深空探測中，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，有效降低地面測控的負擔，因此如何實現自主導航技術在深空探測中的應用價值，已經成為各個國家科學研究的熱點。現今我國的火星探測工作已經開展，在未來的發展過程中，還會計劃其他行星、衛星的探測方案，因此實現深空探測中自主導航技術的應用極為重要。基于此本文對深空探測自主導航控制技術的發展價值和發展趨勢進行分析，對深空探測自主導航技術中關鍵技術的應用進行探究。

關鍵詞：自主導航技術;深空探測器

引言

2007年10月我國成功發射的嫦娥一號探月衛星，實現了中華民族多年以來的探月夢想，2013年12月我國成功發射的嫦娥三號衛星，首次實現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，在獲取月球物質成分的同時還傳回了有關月球數據圖像。在深孔探測中應用自主導航技術，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

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無法有效完成。因此提升深空探測的自主導航控制技術的發展水平，能夠讓深空探測器在失去與地面通信的前提下，能夠繼續按照軌道進行運行，同時采用自主導航技術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中關鍵技術的應用

（一）光學導航敏感器技術的應用

該技術是深空探測器必不可少的敏感器技術。深空探測自主導航系統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的應用

深空探測自主導航系統運行的基礎就是精確的導航測量信息，因此要想提升自主導航系統的性能，就要保證導航測量信息的質量。通過應用光學圖像導航技術，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的自主導航性能。

（三）自主導航過濾技術的應用

深空探測自主導航系統的航算核心就是自主導航過濾技術，由于在深空環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，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）自主導航技術的應用

深空探測器在探測目標天體過程中，需要經歷較長的飛行時間，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境，因此需要自動導航系統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）軌道控制技術的應用

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

三、深空探測自主導航技術的發展趨勢

（一）實現自動導航軟件集成化和模塊化的發展趨勢

深空探測計劃中，由于發射任務的不同，探測器需要經歷的階段并不相同，但其導航手段存在相似地方，如需要大多數探測器需要提取分析導航信息、需要解析導航參數、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，在此基礎上，能夠有效降低軟件研發成本，降低科研人員的研究工作量。

在深空探測技術發展水平不斷提升的背景下，空間探測任務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規模化和小型化，同時還需要深空探測器實現低成本、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境。

（二）實現多源異質信息有效融合的發展趨勢

隨著深空探測器導航技術的科技發展水平不斷提升，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，因此實現多源異質信息的有效融合，能夠構建統一的信息融合理論，將不同傳感器中輸出的信息有效進行讀取和分析，實現傳感器應用價值，提升探測導航系統的運行效率。

（三）實現深空探測器故障自動檢測的發展趨勢

組合導航系統，并不是詞意上的將各個導航系統進行有效結合，而是通過將所有參與測量導航系統的輸出信息，以導航計算機為基礎，形成有效的有機整體。通過實現數據融合，來進行誤差矯正，進而優化導航結果。在深空探測過程中，探測器中的導航設備常常會由于在極為復雜的深空環境，導致自主導航系統出現故障，導致深空探測器無法再次進行有效航行。基于此，在未來的發展過程中深空探測器的自主導航系統會向故障自動檢測的方向發展，一旦檢測出系統故障時，能夠實現系統的自我修復，進而確保深空探測任務的順利實施。

總結

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

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