玉兔号巡视器导航定位中的多目标管理方法

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1、第20卷第6期2014年11月载人航天MannedSpaceflightV01．20No．6NOV．2014玉兔号巡视器导航定位中的多目标管理方法许柏1，肖建军2(1．北京航天飞行控制中心，北京100094；2．中国载人航天工程办公室，北京100720)摘要：基于多目标管理方法，阐述了玉兔号巡视器定位多目标管理的概念。兼顾技术成熟度、定位效率、冗余验证和阶段化分层管理等原则，对玉兔号巡视器着陆点和导航点的定位方法进行建模及分析比较，给出对应的定位方案。最后，将基于此多目标管理方法制定的方案，应用于玉兔号巡视器的定位任务，定位精度优于亚像素级，相对定位精度优于4％。关键词：多目标

2、管理；巡视器；导航定位中图分类号：V123．4文献标识码：A文章编号：1674-5825(2014)06-0591-06Muti-objectiveManagementMethodintheLocalizationofYutuLunarRoverXUBai1，XIAOJianjun2(1．BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094，China；2．ChineseMannedSpaceAgency，Beijing100720，China)Abstract：Basedonmulti-objectivemanagementmethod，th

3、ispaperdescribestheconceptofmulti—ob-jectivemanagementusedinthepositioningofChang’E一3rover．Takingthematurityofpositioningtech—nology，theefficiencyofpositioningoperations，verificationofredundancyandhierarchymanagementindifferentstagesintoaccount，weconstructedageneralmodelforthepositioningofth

4、eChang’E一3roverinthelandingpointandeachnavigationpoint，andformedacompleteschemebyanalysisandeompari-sononthemiddleprocesses．TheschemehasbeensuccessfullyappliedintheChang’E-3missionandguidedtheexplorationoftheChang’E-3roveraroundthelunarsurface．Thelocalizationprecisionofthelanderisbetterthant

5、hesubpixel．ThelocalizationprecisionofRoverisbetterthan4％．Keywords：multi-objectivemanagement；lunarrover；navigatingandpositioning1引言2013年12月1413“嫦娥三号”探测器成功着陆月球，首次实现了我国地外天体表面的无人自动巡视和月面就位科学探测-lJ。在玉兔号巡视器的月面探测任务中，巡视器的定位在任务实施的过程中至关重要。定位结果将作为每次行走规划效果的评判依据，也是下一次行进时导航的前提，可引导巡视器按照合理、安全的行进路线到达感兴趣的科学目标，开

6、展就位探测活动。定位工作主要包括以下方面的内容：①巡视器着陆点精确定位．确定着陆器月面着陆点在CE-2号卫星地图上的位置；②玉兔号巡视器在月面每一个导航点上的定位。巡视器的导航定位方案受多因素的制约，如通讯、光照、可靠性、精度等，属于多目标管理范畴，本文将引人多目标管理方法制定巡视器定位方案。多目标管理可以定义为“在一定的约束条件下，通过对某些决策变量的管理与控制，使系统按既定的目标达到最优”。它是以系统分析方法为指南，其核心内容是寻求社会系统、经济系统和环境系统之间的有序、协调发展模式，实现可持续发展心J。嫦娥三号任务对巡视器导航定位有多重约束，其中主要包括：安全性、冗余度、

7、精度、效收稿13期：2014-09—15；修回日期：2014—11-21作者简介：许柏(1983一)，男，硕士，．__I=程师，研究方向为科研训练与项目管理。E-mail：xubail@163．corn592载人航天第20卷率和地面验证等。巡视器的导航定位同时要兼顾以上多重约束，属于多目标管理方法的范畴，因此本文采用多目标管理方法实现巡视器的导航定位。巡视器定位多目标管理方法是以巡视器在月面的精确定位为目标，依据巡视器上载荷所提供的定位方法，并对不同定位方法的安全性、精度、时效和地面验证情况