浅谈深空探测GNC系统技术

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1、浅谈深空探测GNC系统技术摘要：本文从航天专业技术发展入手，针对未来航天器发展需求，在对照国外航天器控制系统的先进水平和国内现有技术差距的基础上，梳理出了一些支撑中国深空探测航天器制导、导航与控制未来发展的关键技术，对于关键部分做了解读，有助于进一步了解深空探测GNC系统技术。关键词：深空探测GNC系统技术介绍ABSTRACT:Thisarticlestartswiththedevelopmentofprofessionalspace.Accordingtotherequirementsofthefuturedevelopmentoft

2、hespacecraft,basedonthegapbetweenthecontrolofforeignspacecraftcontrolsystemandtheexistingdomesticadvancedleveloftechnology,thisarticlepresentssomekeytechnologieswhichcansupportChinadeepspaceexplorationspacecraftinguidance,navigationandcontroloffuturedevelopment.Itwillhel

3、pyoutofurtherunderstandthedeepspaceexplorationtechnologyinGNCsystemtechnology.KEYWORDS:deepspaceexploration,GNCsystemtechnology,introduction深空探测指人类对月球及以远的天体或空间环境开展的探测活动，作为人类航天活动的重要方向和空间科学与技术创新的重要途径，是当前和未來航天领域的发展重点Z…。山而在飞行器探测过程中，GNC(Guidance,NavigationandControl)系统技术承担着飞船

4、从起飞到返回的全部运动控制任务。美国国家科学研究委员会(NRC)认为，未来十年的空间探测体现岀“持续增长的自主性和持续增长的复杂性”，对GNC的要求自然也水涨船高。美国空间探测有三大类目标，分为目标A、B、Co目标A是“拓展和维持超越近地轨道的人类活动”，目标B是“探索太阳系的进化和潜在的外星生命”，目标C是“扩展对地球和宇宙的理解”。在前两类中GNC均作为关键技术，并且“目标B”中GNC技术的优先级排在首位。深空探测深空探测器相比地球卫星及飞般.其飞行距离远、运行时间长、环境未知性较强，因此，深空探测对深空探测器制导、导航和控制系统在

5、自主性、实时性和相对精度等方面的要求更高。⑵1国内外深空探测航天器在GNC技术上的发展现状1.1国内现状中国的深空探测活动起步于月球探测，目前已圆满实现了“绕”和“落”的目标，掌握了环月与月表探测、月而软着陆及月地再入返回等关键技术，具备了发射、测控、通信及回收等航天基础设施与能力。同时正在实施三期“月面采样返回”工程，将于2020年前完成工程预定目标。在“三步走”之后，中国深空探测如何发展已成为各方关注的重点，这也是航天强国建设面临的重大问题下面简要介绍中国探月工程主要在GNC方面的发展变化。(

6、)“嫦娥二号”卫星：采取直接地月转移与

7、机动飞行控制技术，采用自主惯性对准技术，实现了轨控准备过程的全自主控制。使用小行星交会轨道设计与交会控制技术，突破并验证了交会轨道设计和交会控制等技术；(2)“嫦娥三号”卫星：采用软着陆自主制导、导航和控制技术，软着陆过程的导航、制导、避障和姿态控制等方面大量控制方法和策略均为国内首次应用。运用自主导航与遥操作控制技术，采用立体视觉技术实现月面未知环境的三维恢复与重建；(3)探月三期工程：突破了再入制导导航与控制等关键技术。具备月球无人采样返回的能力，突破月表自动采样、样品的封装与保存、月面动力上升、采样返冋轨道设计、月球轨道交会对接、

8、多目标高精度测控通信等关键技术，实现航天技术的重大跨越。1.2国际现状为了解决深空探测器的深空测角以及连续观测等问题，目前国际上采取的措施有：通过加大地球上深空站的天线口径、提高射频频段、降低接收系统噪声温度、采用先进的信道编译码技术和信源压缩技术等措施来克服巨大距离损失，运用连接端站干涉仪技术来实时提供测角数据用于实时导航，立足于全球布设陆慕深空网来克服地球自旋影响,以提供全天时连续观测。国外从2«世纪M年代开始研制月面巡视探测器和火星表面巡视探测器，其中美国和前苏联在巡视探测器的研究方面处于世界领先地位⑺叫美国的火星探测器，包括So

9、jouner和MER⑺，在很长的时延和很窄的通信带宽等条件下，采取具有一定程度半白主能力的方式配合遥操作进行控制。各国在探测计划论证期间和巡视探测器工程研制任务的前期，开展了大量的预先研究工作，研制了各种类