技術(shù)特征：

1.一種基于碰撞概率的行星著陸障礙規(guī)避控制方法，其特征在于：包括如下步驟，

步驟一、建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程；

在著陸點(diǎn)固聯(lián)坐標(biāo)系下建立探測(cè)器的動(dòng)力學(xué)方程：

$\left\{\begin{array}{c}\stackrel{\·}{r}=v\\ \stackrel{\·}{v}=g-2\mathrm{\ω}\×v-\mathrm{\ω}\×\mathrm{\ω}\×r+a\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中r＝[x,y,z]^T為探測(cè)器在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系下的位置矢量，v＝[v_x,v_y,v_z]^T為探測(cè)器的速度矢量，ω為目標(biāo)天體自轉(zhuǎn)角速度矢量，g＝[g_x,g_y,g_z]^T為探測(cè)器受到的目標(biāo)天體引力加速度，a為施加的控制加速度；

步驟二、構(gòu)建步驟四李雅普諾夫函數(shù)中關(guān)于目標(biāo)點(diǎn)的勢(shì)場(chǎng)函數(shù)φ_q，保證探測(cè)器趨近于目標(biāo)著陸點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足目標(biāo)著陸速度；

構(gòu)建關(guān)于目標(biāo)點(diǎn)的勢(shì)場(chǎng)函數(shù)φ_q

φ_q＝(x-x_t)^TQ(x-x_t) (2)

其中x＝[x,y,z,v_x,v_y,v_z]^T為探測(cè)器狀態(tài)變量，x_t為目標(biāo)狀態(tài)，Q為以q_i＞0,i＝1,...,6為對(duì)角線(xiàn)的對(duì)角矩陣；上式表示的勢(shì)場(chǎng)，存在唯一的極小值點(diǎn)，為目標(biāo)著陸狀態(tài)x_t；只要保證探測(cè)器狀態(tài)x沿勢(shì)場(chǎng)降低的方向前進(jìn)，探測(cè)器將趨近于目標(biāo)著陸點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足目標(biāo)著陸速度；

步驟三、計(jì)算探測(cè)器與第i個(gè)障礙區(qū)域的碰撞概率p_i；

假設(shè)探測(cè)器的實(shí)際位置符合高斯分布，在著陸點(diǎn)坐標(biāo)系下的水平位置名義值即均值為r_hr＝[x,y]^T，協(xié)方差矩陣為C；相比于名義位置，探測(cè)器處于障礙區(qū)域的概率密度比較均勻，則將障礙區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的概率密度近似視為相等；將障礙區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的概率密度近似為區(qū)域中心處的概率密度，則探測(cè)器實(shí)際位置處于第i個(gè)障礙區(qū)域，即與第i個(gè)障礙區(qū)域的碰撞概率為：

$p_i=S_i\frac{1}{2\mathrm{\π}\sqrt{\left|C\right|}}{e}^{-\frac{1}{2}{(r_{ci}-r_{hr})}^T{C}^{-1}(r_{ci}-r_{hr})},i=1,...,k---\left(3\right)$

其中r_ci為第i個(gè)障礙區(qū)域中心的位置，S_i為小天體表面第i個(gè)障礙區(qū)域的面積，k為障礙區(qū)的數(shù)量；

步驟四、構(gòu)建李雅普諾夫函數(shù)；

根據(jù)步驟二中關(guān)于目標(biāo)點(diǎn)的勢(shì)場(chǎng)函數(shù)和步驟三計(jì)算的探測(cè)器與第i個(gè)障礙區(qū)域的碰撞概率p_i，構(gòu)建如下形式的李雅普諾夫函數(shù)φ：

$\begin{array}{c}\mathrm{\φ}={\mathrm{\φ}}_q+{\mathrm{\φ}}_p\\ ={(x-x_t)}^{T}Q(x-x_t)+\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}{k}_i{p}_i,i=1,\mathrm{...},k\end{array}---\left(4\right)$

其中k_i＞0為權(quán)重系數(shù)；

步驟五、求取控制加速度a，利用加速度a控制探測(cè)器著陸軌跡，降低行星表面多擾動(dòng)、不確知環(huán)境對(duì)探測(cè)器障礙規(guī)避控制的影響，對(duì)行星表面的復(fù)雜障礙進(jìn)行有效規(guī)避，實(shí)現(xiàn)自主安全精確著陸；

令

$a_q=\left[\begin{array}{c}-q_1(x-x_t)-{\mathrm{\ω}}^{2}x-2{\mathrm{\ωv}}_y-g_x-{\mathrm{\κv}}_x/q_4\\ -q_2(y-y_t)-{\mathrm{\ω}}^{2}y+2{\mathrm{\ωv}}_x-g_y-{\mathrm{\κv}}_y/q_5\\ -q_3(z-z_t)-g_z-{\mathrm{\κv}}_z/q_6\end{array}\right]---\left(5\right)$

$a_p=-\underset{i=1}{\overset{k}{\Σ}}\frac{k_i{S}_i}{8\mathrm{\π}\sqrt{\left|C\right|}}{e}^{-\frac{1}{2}{(r_{ci}-r_{hr})}^T{C}^{-1}(r_{ci}-r_{hr})}\left(C^{-1}\right(r_{ci}-r_{hr})+C^{-T}(r_{ci}-r_{hr}\left)\right){Q_v}^{-1}---\left(6\right)$

其中Q_v為以q_i,i＝4,5,6為對(duì)角線(xiàn)的對(duì)角矩陣，κ為正實(shí)數(shù)；

障礙規(guī)避的控制加速度a為：

a＝a_q+a_p (7)

利用加速度a控制探測(cè)器著陸軌跡，降低行星表面多擾動(dòng)、不確知環(huán)境對(duì)探測(cè)器障礙規(guī)避控制的影響，對(duì)行星表面的復(fù)雜障礙進(jìn)行有效規(guī)避，實(shí)現(xiàn)自主安全精確著陸。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于碰撞概率的行星著陸障礙規(guī)避控制方法，其特征在于：由于在碰撞概率p_i的計(jì)算及控制加速度a的求取過(guò)程中，通過(guò)引入探測(cè)器位置的協(xié)方差矩陣C考慮探測(cè)器位置的不確定性信息，因此能夠提高探測(cè)器障礙規(guī)避的有效性，提高魯棒性。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于碰撞概率的行星著陸障礙規(guī)避控制方法，其特征在于：步驟五求取的控制加速度a為解析形式，不含積分等復(fù)雜運(yùn)算，滿(mǎn)足在線(xiàn)反饋控制的實(shí)時(shí)性要求。

4.一種基于碰撞概率的行星著陸障礙規(guī)避控制方法，其特征在于：建立系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程；構(gòu)建李雅普諾夫函數(shù)中關(guān)于目標(biāo)點(diǎn)的勢(shì)場(chǎng)函數(shù)，保證探測(cè)器趨近于目標(biāo)著陸點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足目標(biāo)著陸速度；引入探測(cè)器位置的協(xié)方差矩陣，計(jì)算探測(cè)器與各障礙區(qū)域的碰撞概率；基于碰撞概率構(gòu)建李雅普諾夫函數(shù)，利用李雅普諾夫穩(wěn)定性原理求取控制加速度，利用求取的加速度控制探測(cè)器著陸軌跡，降低行星表面多擾動(dòng)、不確知環(huán)境對(duì)探測(cè)器障礙規(guī)避控制的影響，對(duì)行星表面的復(fù)雜障礙進(jìn)行有效規(guī)避，實(shí)現(xiàn)自主安全精確著陸。