载人月面着陆GNC技术及验证OA

制导、导航与控制(GNC)技术是实现月面软着陆最核心的技术,其系统设计的正确性高度依赖于充分的地面验证。与无人着陆任务相比,载人月面着陆对GNC系统的可靠性与自主性提出了更为严苛的要求。为了应对这些挑战,在制导方面提出了预测降轨策略、航程受控的动力显式制导律、最优定高避障等设计方法;在导航方面,基于信号一致性检验技术设计了融合惯性测量单元、微波雷达、图像导航敏感器等数据的组合导航方案;在姿态控制方面,开发了扰动快速估计、高精度力矩分配、多发动机故障检测等技术。为了验证所研制的GNC技术,在数学仿真中采用姿态与轨道控制系统(AOCS)通用平台模型,并通过试验获取新研单机模型参数;在半物理仿真方面,设计了一套具备环境模拟、人控模拟等功能的全新验证系统;在全系统综合验证试验中增加了应急上升、主发动机故障等工况。验证结果表明:数学仿真落点精度优于100 m,半物理仿真1 min的导航误差小于1 m,全系统综合验证试验的应急处理流程正确,三种验证方式的制导与控制性能均符合预期。研究方法充分继承中国现有着陆GNC技术,针对载人任务的新需求开发了必要的新技术,并且通过了系统化的地面验证,为后续工作开展提供了可靠的依据。