具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

火星进入舱(着陆器)由背罩、放热大底、和着陆平台组成(图1)，背罩装有配平翼和降落伞，着陆平台装有着陆腿。探测器进入火星大气前，着陆腿处于压紧状态，配平翼处于闭合状态。着陆平台包裹在背罩和防热大底组成的密闭舱内，组成进入舱构型。进入舱GNC分系统在火星着陆过程中完成进入舱的姿态和位置控制，实现探测器安全着陆火星表面。进入舱GNC分系统以进入下降控制单元为核心控制器，配置的敏感器包括星敏、IMU、微波测距测速敏感器、触地开关、配平翼到位开关等，配置的执行机构包括各种推力器、以及通过火工品控制的配平翼，降落伞等。进入下降控制单元采集敏感器的测量输出，经解算后，求得探测器的姿态和位置速度信息，而后驱动各类执行机构动作，使得探测器的位置和姿态达到预期的设计状态。进入下降控制单元可直接控制系统内各敏感器加断电。

进入舱从火星大气层外到着陆火星表面的过程中，需经历气动减速度段、伞系减速段和动力减速段三个过程(图2)，进入舱GNC分系统的产品全程加电，完成着陆过程的探测器控制。进入舱进入火星大气的第一个阶段是气动减速段，此段探测器通过火星大气对进入舱的阻力来减速，当减速度到一定程度时，进入舱GNC分系统起爆背罩上的火工品，展开配平翼，来完成进入舱的姿态调整(图3)。进入舱GNC分系统可通过状态配平翼上的触点开关状态来获得配平翼是否展开，若未展开，则用推力器进行探测器姿态调整；随着进入舱速度的进一步降低，气动减速效率下降，探测器转入伞系减速段。此时进入舱GNC分系统起爆背罩上的火工品，弹出降落伞，降落伞展开后，探测器继续减速，待减到合适的速度时，进入舱GNC分系统起爆火工品，抛除防热大底，而后间隔一定时间待大底距离足够远后，再次起爆火工品，展开着陆平台上的着陆腿。而后微波测距测速敏感器可发射微波，转入工作测量模式。当探测器达到一定高度时，进入舱GNC分系统起爆火工品，将着陆平台与背罩伞组合体分离，而后将着陆器平台上的主发动点火，控制着陆平台安全着陆在火星表面。

舱GNC分系统各敏感器的供电线上安装有磁保持继电器，该型继电器内有触地开关和电磁线圈，通过给电磁线圈供电来提供吸合磁力，控制触地开关的通断，且线圈断电后，触地开关状态保持，进入下降控制单元可通过控制继电器的开关来实现对敏感器的加断电。按继电器产品手册，继电器的抗冲击能力最大约为100g，也即当冲击量大于100g后，继电器会发生开关状态反转，此时若产品原为加电状态，则会被断电，而探测器火工品起爆时的冲击加速度最大达到2200g，因此存在敏感器供电继电器发生反转的可能。系统对此问题的解决方案是在火工品起爆时，通过给继电器的磁力线圈持续供电以提供持续的吸合磁力，提高继电器的抗冲击能力；此外，对于微波测距测速敏感器等产品，在火工品起爆后，再次对产品工作状态进行设置，以防继电器误动作。

配平翼展开到位开关为无记忆功能的压合开关，采用互为备份的双路设计，进入舱下降控制单元的FPGA采集开关状态提供给应用软件使用。为确保进入过程中对开关状态的正确使用，分系统设计了一套自主的配平翼展开到位开关诊断及处理逻辑，方法是在下降控制单元发送配平翼展开火工品动作前，如采集到某路配平翼展开到位信号有效，则认为该路开关故障，后续不再使用该路信号；若在下降控制单元发送配平翼展开火工品动作后，若有一路及以上配平翼展开到位信号有效，则认为配平翼展开到位；若认为无故障的配平翼展开到位开关一直无效，则认为配平翼未展开，后续采用推力器代替配平翼进行姿态控制。此外地面也可设置某路配平翼到位开关状态故障，不再参与后续的配平翼展开到位状态的逻辑判断。

着陆平台在四个着陆腿上分别安装了霍尔型的触地开关，触地前为断开状态。进入舱下降控制单元的FPGA采集四路触地开关状态，并进行滤波和状态保持，即若FPGA在任意6ms内若连续采集到触地开关为闭合状态，则立该路触地开关状态标志为1，该标志在加电初始化为0或者由应用软件设置为0。由于火工品动作的大冲击可能导致触地开关误闭合，因此统设计了一套自主的触地开关诊断及处理逻辑。具体方法是，在动力减速开始的初期，将FPGA的四路触地开关状态标志清为0，而后应用软件每周期检测四路触地开关标志，若在距火面20m以前，发生了触地开关标志置为1的情况，则认为该路触地开关状态故障，不再参与后续的触地关机逻辑判断。此外地面也可设置某路触地开关状态故障，不再参与后续的触地关机逻辑判断。

一种适用火星着陆任务的系统抗冲击方法，主要包括抗冲击继电器管理、配平翼状态自主诊断及处理、触地开关状态自主诊断及处理三方面。

火工品动作期间的系统抗冲击继电器管理是在火工品起爆期间，通过继电器内的电磁线圈持续加电方式提高产品抗冲击能力；

配平翼状态自主诊断及处理是在下降控制单元发送配平翼展开火工品动作前，如采集到某路配平翼展开到位信号有效，则认为该路开关故障，后续不再使用该路信号；若在下降控制单元发送配平翼展开火工品动作后，若有一路及以上配平翼展开到位信号有效，则认为配平翼展开到位；若认为无故障的配平翼展开到位开关一直无效，则认为配平翼未展开，后续采用推力器代替配平翼进行姿态控制。此外地面也可设置某路配平翼到位开关状态故障，不再参与后续的配平翼展开到位状态的逻辑判断；

触地开关状态自主诊断及处理是进入舱下降控制单元的FPGA采集四路触地开关状态，并进行滤波和状态保持，即若FPGA在任意6ms内若连续采集到触点开关为闭合状态，则立该路触地开关状态标志为1，该标志在加电初始化为0或者由应用软件设置为0。由于火工品动作的大冲击可能导致触地开关误闭合，因此统设计了一套自主的触地开关诊断及处理逻辑。具体方法是，在动力减速开始的初期，将FPGA的四路触地开关状态标志清为0，而后应用软件每周期检测四路触地开关标志，若在距火面20m以前，发生了触地开关标志置为1的情况，则认为该路触地开关状态故障，不再参与后续的触地关机逻辑判断。此外地面也可设置某路触地开关状态故障，不再参与后续的触地关机逻辑判断。

更具体的：

抗冲击继电器管理流程如下：

(1)在着陆器开始火星大气进入前，地面注入指令，立抗起爆冲击标志Flag_Antiboom＝1，表示允许星上执行以下步骤2到4，否则不进行如下操作；

(2)在进入舱火星大气进入过程中，进入舱GNC分系统实时判断着陆器减速情况，当探测器减到展开配平翼的速度时，分系统首先发送敏感器供电指令，吸合敏感器的供电开关，而后发展配平翼火工品起爆指令。单条敏感器供电指令可使继电器内电磁线圈维持有限时间(设为T1)的加电电流，为确保加电电流持续足够长时间，软件要以不大于T1的时间间隔发送敏感器供电指令；

(3)在进入舱满足展着陆腿条件后约5s，GNC分系统停止发送敏感器供电指令。整个继电器持续吸合时间约100s，涵盖了展配平翼、弹开伞、抛防热大底、展着陆腿的过程。

(4)探测器进一步减速，当速度减到可以抛背罩时，分系统首先发送敏感器供电指令，吸合敏感器的供电开关，而后发抛背罩火工品起爆指令，后续分系统持续发送送敏感器供电指令约10s，并确保相邻两条指令间的间隔时间小于T1，指令涵盖抛背罩及着陆平台主发动机点火的过程。

配平翼自主诊断及处理流程如下：

进入下降控制单元的FPGA采集两路配平翼展开到位开关状态，对应产生两路配平翼到位开关信号给应用软件，应用软件完成后续自主诊断程序。诊断及处理流程如图4所示。

(1)在进入火星大气层前，“配平翼展开信号可用标志”由地面进行维护，可通过上行注入的方式修改；

(2)软件从进入火星大气开始至满足发配平翼展开指令前自主维护配平翼展开信号可用标志，按固定周期(如128ms)采集2路配平翼展开到位信号，如某路配平翼展开到位信号有效时，认为该路发生故障，置该路“配平翼展开信号可用标志”为不可用(标志中某一位为1)；“配平翼展开信号可用标志”初值默认为全可用(标志为0)。

(3)软件按固定周期(如128ms)采集2路并口输出的配平翼展开到位信号，对每路的展开到位信号(‘0’表示展开到位，‘1’表示未展开到位)和该路的配平翼展开信号可用标志(标志的某一位)进行“或”操作，输出结果为该路的配平翼展开状态(0代表该路为已展开状态，1为未展开状态)；

(4)在软件发送了配平翼展开火工品起爆指令后，软件开始进行配平翼展开标志的判断。当查询到至少有1路配平翼展开状态有效时，置配平翼展开标志有效，配平翼展开标志默认为无效；若火工品指令发出10s，展开标志一直无效，则GNC系统后续采用推力器进行进入舱的姿态控制，否则用配平翼进行进入舱的姿态控制。

触地开关状态自主诊断及处理流程如下：

进入下降控制单元的FPGA采集四路触地开关状态，经滤波保持后，分别产生4路触地关机信号给应用软件，由应用软件完成后续自主诊断程序。应用软件可通过写FPGA的方式，改变FPGA输出某一路触地关机信号值。诊断及处理流程如图5所示。

(1)在进入火星大气层前，“触地关机信号可用标志”由地面进行维护，可通过上行注入修改，当注入置某路“触地关机信号可用”(标志中某一位为0)，则同时置FPGA输出的该路触火开关信号为1(表征触地开关为未触地状态)；触地关机信号可用标志初值默认为全可用(标志为0)；

(2)着陆平台进入动力减速段后，软件对FPGA进行一次写操作，置4路触火开关信号为1。

(3)而后直至距火星表面20m高为止，软件自主维护触地关机信号可用标志，按固定周期(如128ms)采集四路触地关机信号，当触地关机信号有效时，认为该路发生故障，置该路“触地关机信号可用标志”为不可用(标志中某一位为1)；

(4)软件每固定周期采集到4路触地关机信号后，对每路的触地关机信号(‘0’表示开关闭合有效，‘1’表示开关断开无效)和该路的“触地关机信号可用标志”中某一位进行“或”操作，输出结果为该路的触地关机状态(0代表该路为触地状态，1为未触地状态)；

(5)着陆平台在距火星表面20m以下开始每周期进行触地关机标志判断，若满足判据，则立触地关机标志为1，认为着陆平台已着陆，可以按程序开展后续操作。

本发明方法已成功应用于火星探测器，并成功着陆火星表面，期间该策略工作正常，分系统各产品工作良好，各开关状态判读正确，达到了系统设计目的。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。