关于自主导航技术在深空探测中的应用研究

陈玲玲

摘 要：自主导航技术应用于深空探测中，能够大幅度的提升深空探测器的生存能力，帮助深空探测器完成探测任务，有效降低地面测控的负担，因此如何实现自主导航技术在深空探测中的应用价值，已经成为各个国家科学研究的热点。现今我国的火星探测工作已经开展，在未来的发展过程中，还会计划其他行星、卫星的探测方案，因此实现深空探测中自主导航技术的应用极为重要。基于此本文对深空探测自主导航控制技术的发展价值和发展趋势进行分析，对深空探测自主导航技术中关键技术的应用进行探究。

关键词：自主导航技术;深空探测器

引言

2007年10月我国成功发射的嫦娥一号探月卫星，实现了中华民族多年以来的探月梦想，2013年12月我国成功发射的嫦娥三号卫星，首次实现了月球表面的软着陆，同时还在月球中首次释放了我国“月兔”巡勘车辆，对月球表面进行全面勘察，在获取月球物质成分的同时还传回了有关月球数据图像。在深孔探测中应用自主导航技术，能够有效处理由于通信延时所带来的危害，利用自主导航技术来对探测器故障进行有效处理，有效探测器的生存机率。

一、深空探测自主导航控制技术

自古至今，人民群众一直有想要探索宇宙星空的念头，深空探测方式就是人們探索宇宙的主要方式。在利用深空探测器进行天体探测时，不可避免的会遇到飞行距离较远的问题，倘若科学研究者仅仅依靠地面测控的方法进行探测器操控，会导致许多特殊任务无法有效完成。因此提升深空探测的自主导航控制技术的发展水平，能够让深空探测器在失去与地面通信的前提下，能够继续按照轨道进行运行，同时采用自主导航技术还能有效降低地面通信检测的负担，降低维护运行成本。

二、深空探测自主导航技术中关键技术的应用

（一）光学导航敏感器技术的应用

该技术是深空探测器必不可少的敏感器技术。深空探测自主导航系统对于光学部件的精确度和灵敏度有着极为严苛的要求，因此光学敏感器技术水平的提升，能够有效提升深空官学敏感器的应用价值。

（二）深空导航信息的获取和处理技术的应用

深空探测自主导航系统运行的基础就是精确的导航测量信息，因此要想提升自主导航系统的性能，就要保证导航测量信息的质量。通过应用光学图像导航技术，选用图像处理算法，能够有效提升导航测量信息的精确度，保证深空探测自主导航系统的自主导航性能。

（三）自主导航过滤技术的应用

深空探测自主导航系统的航算核心就是自主导航过滤技术，由于在深空环境中存在着极多无法预知的不确定风险，因此需要应用自主导航过滤技术，充分考虑可能遇到因素对信息处理影响程度，继而提升深空探测器的生存率。

（四）自主导航技术的应用

深空探测器在探测目标天体过程中，需要经历较长的飞行时间，在此漫长的飞行过程中，深空探测器会遭遇到多种不同的深空飞行环境，因此需要自动导航系统选择不同的导航方式进行有效控制，进而保证深空探测器能够准确无误的到达目标天体。

（五）轨道控制技术的应用

深空探测器在开展深空探测任务时，需要利用轨道控制技术对深空探测器的运行轨道进行控制，对深空探测器的姿态进行定向，由于深空探测器工作环境的特殊性，因此需要保证轨道控制技术的自主控制水平，避免深空探测器在运行过程中发生危险。

三、深空探测自主导航技术的发展趋势

（一）实现自动导航软件集成化和模块化的发展趋势

深空探测计划中，由于发射任务的不同，探测器需要经历的阶段并不相同，但其导航手段存在相似地方，如需要大多数探测器需要提取分析导航信息、需要解析导航参数、对导航性能进行评估等等，因此探测器所用的算法流程大多存在相同之处。通过构建高度集成化和模块化的自动导航软件，能够有效降低探测器的研发周期，通过提升自动导航软件的科技水平，来提升自动导航软件的可靠性，在此基础上，能够有效降低软件研发成本，降低科研人员的研究工作量。

在深空探测技术发展水平不断提升的背景下，空间探测任务对于深空探测器的要求更为严苛，不仅需要深空探测器实现规模化和小型化，同时还需要深空探测器实现低成本、低能耗以及高精度的标准，只有这样才能保证深空探测器能够有效提升敏感器的环境适应性，继而保证深空探测器能够有效面对复杂多变的深空环境。

（二）实现多源异质信息有效融合的发展趋势

随着深空探测器导航技术的科技发展水平不断提升，因此星敏感器、X探测器等此类传感器被广泛应用，其深空探测器的导航方式开始朝多样化的趋势发展。不同传感器的测量原理和输出信息频率等存在着差异性，因此实现多源异质信息的有效融合，能够构建统一的信息融合理论，将不同传感器中输出的信息有效进行读取和分析，实现传感器应用价值，提升探测导航系统的运行效率。

（三）实现深空探测器故障自动检测的发展趋势

组合导航系统，并不是词意上的将各个导航系统进行有效结合，而是通过将所有参与测量导航系统的输出信息，以导航计算机为基础，形成有效的有机整体。通过实现数据融合，来进行误差矫正，进而优化导航结果。在深空探测过程中，探测器中的导航设备常常会由于在极为复杂的深空环境，导致自主导航系统出现故障，导致深空探测器无法再次进行有效航行。基于此，在未来的发展过程中深空探测器的自主导航系统会向故障自动检测的方向发展，一旦检测出系统故障时，能够实现系统的自我修复，进而确保深空探测任务的顺利实施。

总结

随着深空探测任务难度升级，国外的深空探测器经历了地面控制阶段、半控制阶段以及自护控制阶段。在国外深空探测航空器发展历程中可以了解到，自主导航技术能够有效减轻地面控制的压力，能够有效规避地面遥控的弊端，对深空探测自主导航系统的发展有着极大的影响。为此，我国需要加强对深空探测自主导航系统的研发力度，为未来的载人深空探测的奠定坚实基础。

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