本發(fā)明屬于金星漂浮探測器，尤其涉及一種用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)。

背景技術：

1、隨著深空探測的持續(xù)深入，深空探測器向更遠的宇宙空間飛行，地面已難以完成對深空探測器的實時控制，器上自主生成載荷探測序列的方法獲取載荷探測數(shù)據(jù)已成為深空探測器不可缺少的功能。

2、由于金星表面氣候惡劣，現(xiàn)有進入金星大氣中的探測器由于壽命較短、搭載載荷較為單一，例如織女1號及織女2號探測器攜帶的金星漂浮器生存時長為46小時，壽命最長的著陸器venera?13著陸器壽命僅為127分鐘，搭載的探測設備為溫度探測器、相機等，因此并未搭載較為復雜的自主載荷探測序列生成功能及數(shù)據(jù)選擇下傳功能。隨著耐高溫電子器件元件相繼進入宇航應用，未來的金星漂浮器必將能在金星大氣內(nèi)生存更久攜帶的載荷更為多樣化。隨之而來的需求是具有自主化控制能力及數(shù)據(jù)綜合處理能力的綜合電子信息系統(tǒng)，恰如本文所述研究方向。

3、深空探測器載荷探測時刻的時空位置、姿態(tài)對探測策略的生成及載荷數(shù)據(jù)后期的反演均構成強制性約束?，F(xiàn)有的深空探測器自主載荷探測序列的生成，多由地面專家系統(tǒng)提前預知探測器位置，將預知位置的探測策略，轉(zhuǎn)換為以時間為標志的載荷探測策略，提前注入探測器，探測器根據(jù)以時間為標志的探測策略，結合實時健康信息，自主生成并完成載荷探測序列、生成載荷探測數(shù)據(jù)。在載荷探測數(shù)據(jù)下行過程中，通過選存儲地址回放、選時間回放、選數(shù)據(jù)生成設備等方式挑選回放數(shù)據(jù)。

4、金星漂浮器不同于以往采用著陸器或巡視器的行星進入探測，由于金星漂浮器在金星大氣表面無自主動力漂浮，其空間位置具有較大不確定性，空間位置難以預測。因此存在以下問題：

5、地面專家系統(tǒng)預知探測器位置，生成以時間類非位置信息為標志的載荷探測策略，方便了現(xiàn)有深空探測器的自主序列生成。但由于對金星漂浮探測器隨大氣無動力運動，其位置難預測，因此地面專家系統(tǒng)預知探測器位置、生成以時間類非位置信息為標志的載荷探測策略的方式不適用金星漂浮探測器。

6、相較于地球測繪，金星漂浮探測難以利用北斗、gps等天基導航設備進行精確定位；相較于月球探測及火星探測，由于金星表面大氣能見度較低，難以利用金星表面地形地貌特征形成基于地貌圖像比對或基于星敏的精確定位信息；由于金星表面風速高，方向不定，漂浮器隨風而動，相比于位置較為固定的探測車及著陸器，對漂浮器位置的確定具有更大挑戰(zhàn)；因此現(xiàn)有的定位方式難以滿足金星表面漂浮探測器的實時定位。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)，具備在高速、不定向金星表面大氣運動干擾條件下完成漂浮器自主定位的功能，并基于器上自主實時確定的位置、姿態(tài)信息，解決在無實時遙操作、有限信道的條件下，提供區(qū)別空間位置的載荷自主探測序列生成功能及基于時空位置回放的載荷數(shù)據(jù)回放功能，以為載荷提供更為便捷的平臺服務。

2、本發(fā)明目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)：一種用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)，包括：中央處理模塊、導航處理模塊、多載荷支持模塊和遙控處理模塊；其中，所述中央處理模塊：接收上行指令，對上行指令進行處理，結合工作模式，自主生成多載荷組合探測任務序列，并將多載荷組合探測任務序列中的分解指令發(fā)送至所述多載荷支持模塊；接收多載荷支持模塊發(fā)送的壓縮后的探測數(shù)據(jù)及遙測數(shù)據(jù)，根據(jù)壓縮后的探測數(shù)據(jù)及遙測數(shù)據(jù)判斷金星漂浮探測器健康狀態(tài)；所述導航處理模塊：接收軌道器的軌道信息、時間信息和測距信息，綜合太陽敏感器信息、慣性器件信息，完成對自身所處金星位置的定位；所述多載荷支持模塊：接收多載荷組合探測任務序列中的分解指令，將多載荷組合探測任務序列中的分解指令分發(fā)至各載荷終端，并收集各載荷的探測數(shù)據(jù)及遙測數(shù)據(jù)，將探測數(shù)據(jù)進行壓縮處理得到壓縮后的探測數(shù)據(jù)，將壓縮后的探測數(shù)據(jù)及遙測數(shù)據(jù)傳輸給所述中央處理模塊；所述遙控處理模塊：接收上行指令，將上行指令傳輸給所述中央處理模塊。

3、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，還包括：供配電管理模塊；其中，所述供配電管理模塊完成金星漂浮探測器供電電壓的轉(zhuǎn)換、功率管理、設備配電功能執(zhí)行。

4、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述綜合電子信息系統(tǒng)通過金星漂浮探測器所處位置的變化識別金星漂浮探測器需要切換的探測模式；其中，所述綜合電子信息系統(tǒng)在第一時間檢測到漂浮探測器處于第一預設位置，進行第一探測模式的探測，在第二時間隨大氣運動至第二預設位置，綜合電子信息系統(tǒng)檢測到漂浮探測器進入第二預設位置后，切換至第二探測模式進行探測。

5、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)時間識別到金星漂浮探測器需要從前一探測模式切換至另一探測模式；其中，所述綜合電子信息系統(tǒng)檢測到金星漂浮探測器處于第一預設時間，進行第一探測模式的探測，在時間數(shù)據(jù)達到第二預設時間后，切換至第二探測模式進行探測。

6、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)太陽電池陣發(fā)電量信息識別到金星漂浮探測器能源情況，若太陽電池陣發(fā)電量高于預設閾值，則切換探測模式為全載荷工作模式。

7、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)蓄電池電量計信息識別到金星漂浮探測器能源情況，若蓄電池電量計信息低于預設閾值，則切換探測模式為最小能源模式。

8、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)存儲數(shù)據(jù)量的信息識別到金星漂浮探測器存儲空間的剩余情況，在存儲數(shù)據(jù)量大于預設閾值后，切換探測模式為低數(shù)據(jù)量消耗模式。

9、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述中央處理模塊還能夠存儲壓縮后的探測數(shù)據(jù)及遙測數(shù)據(jù)即載荷數(shù)據(jù)，在存儲載荷數(shù)據(jù)的同時，在載荷數(shù)據(jù)頭部同時存儲載荷數(shù)據(jù)生成時刻的時空信息、姿態(tài)信息、設備識別編號；在存儲載荷探測數(shù)據(jù)信息的同時，存儲并動態(tài)維護載荷數(shù)據(jù)生成列表；其中，列表信息包括：載荷數(shù)據(jù)生成時間、生成載荷數(shù)據(jù)時金星漂浮探測器所處時空信息、生成數(shù)據(jù)載荷的設備編號、該載荷文件的起始存儲地址及終止存儲地址。

10、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述中央處理模塊對載荷數(shù)據(jù)進行下傳；其中，下傳調(diào)度方法包括：選時間回放、選存儲地址回放、選設備編號回放、選經(jīng)度回放、選緯度回放；其中，選擇以上回放條件的一至三種，若選擇兩種及以上的回放條件，回放條件間的邏輯關系為且運算，地面根據(jù)載荷數(shù)據(jù)生成列表，完成載荷數(shù)據(jù)下傳。

11、上述用于金星表面漂浮探測的綜合電子信息系統(tǒng)中，所述導航處理模塊根據(jù)軌道信息、時間信息、測距信息、太陽敏感器信息、慣性器件信息，通過相交圓漂浮軌跡定位計算方法，得到對自身所處金星位置；其中，

12、相交圓漂浮軌跡定位計算方法包括：測控弧段內(nèi)相交圓漂浮軌跡定位計算方法，及測控弧段外相交圓漂浮軌跡定位計算方法。

13、測控弧段內(nèi)相交圓漂浮軌跡定位計算方法簡述如下：

14、綜合電子信息系統(tǒng)通過自身探測器獲得：漂浮器的高度、金星重力方向、太陽方向角、金星漂浮器相對軌道器的距離。通過地面上行數(shù)據(jù)獲得：軌道器軌道數(shù)據(jù)(通過器上計算獲得軌道器的空間坐標)、由于測控信號往返延時造成的地基延時定位信息。

15、綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)太陽方向仰角圓錐面與金星漂浮器高度所在球面相交獲得測器位置金星表面太陽圓軌跡csun。

16、綜合電子信息系統(tǒng)根據(jù)金星漂浮器相對軌道器的距離及軌道器的空間坐標，獲得以軌道器為中心、以軌道器與漂浮器見距離為半徑的球面，與金星漂浮器高度所在球面相交的金星表面圓軌跡，簡稱軌道器圓軌跡cveh。

17、通過金星表面太陽圓軌跡csun及軌道器圓軌跡cveh的交點可獲得兩個漂浮器所在位置的解。

18、由漂浮探測器發(fā)射的測距信號傳輸至地球，地基通過測距信息計算漂浮器地基定位信息，再將該信息通過軌道器發(fā)回金星漂浮探測器，由此金星探測器獲得地基延時定位點坐標，再通過金星表面風速獲得地基定位信息誤差范圍w。

19、通過地基定位信息誤差范圍w，對太陽圓軌跡csun及軌道器圓軌跡cveh的兩個交點進行篩選，獲得單一解。

20、測控弧段外相交圓漂浮軌跡定位計算方法簡述如下：

21、所述綜合電子信息系統(tǒng)通過自身探測器獲得：漂浮器的高度、金星重力方向、太陽方向角、金星漂浮器相對軌道器的距離。通過上一次與軌道器通信獲得的地基延時定位信息。

22、利用地基延時定位信息，及該信息距離現(xiàn)在的時間t秒內(nèi)的慣性器件測量數(shù)據(jù)，外推漂浮探測器所在位置信息p1。

23、利用慣性器件數(shù)據(jù)結合太陽敏感器測量結果，計算太陽仰角，得到漂浮器所在位置的太陽圓軌跡csun。

24、將金星漂浮探測器所在位置信息p1與太陽中心連線，獲得與太陽圓軌跡csun的交點p2，將p1及p2的位置坐標互為參考，獲得金星漂浮探測器所處金星位置。

25、本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果：

26、本發(fā)明具備在高速、不定向金星表面大氣運動干擾條件下完成漂浮器自主定位的功能，并基于器上自主實時確定的位置、姿態(tài)信息，解決在無實時遙操作、有限信道的條件下，提供區(qū)別空間位置的載荷自主探測序列生成功能及基于時空位置回放的載荷數(shù)據(jù)回放功能，以為載荷提供更為便捷的平臺服務。