專利名稱：一種基于地標(biāo)信息的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于衛(wèi)星姿態(tài)控制領(lǐng)域，涉及一種用于改善衛(wèi)星姿態(tài)確定精度的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
為了保障對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星上的有效載荷獲取高精度圖像，要求衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確給出衛(wèi)星姿態(tài)信息。高精度指向衛(wèi)星廣泛采用由星敏感器和陀螺構(gòu)成的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法，即以星敏感器和陀螺作為測(cè)量部件，采用卡爾曼濾波算法并結(jié)合衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程處理傳感器測(cè)量信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)誤差和陀螺漂移誤差的實(shí)時(shí)估計(jì)，修正利用陀螺觀測(cè)量遞推得到的衛(wèi)星姿態(tài)數(shù)據(jù)，提供星體的三軸姿態(tài)信息。星敏感器是用星光方位來(lái)確定衛(wèi)星姿態(tài)的精密姿態(tài)測(cè)量部件，能夠根據(jù)多顆恒星矢量的觀測(cè)數(shù)據(jù)給出星敏感器光軸矢量在慣性系中的坐標(biāo)。衛(wèi)星在軌運(yùn)行過(guò)程中受太陽(yáng)照射角度呈現(xiàn)周期性變化趨勢(shì)，自身結(jié)構(gòu)受熱不均勻，星敏感器及其安裝結(jié)構(gòu)會(huì)受其影響而產(chǎn)生形變，導(dǎo)致星敏感器測(cè)量輸出相對(duì)有效載荷基準(zhǔn)發(fā)生動(dòng)態(tài)偏離。星敏感器低頻誤差指的是在軌衛(wèi)星上的星敏感器受冷熱交變的空間熱環(huán)境等因素影響而產(chǎn)生的依軌道周期變化的周期性誤差，是星敏感器測(cè)量誤差的重要組成部分，也是影響衛(wèi)星姿態(tài)確定精度的主要因素之一。星敏感器低頻誤差可表述為傅立葉級(jí)數(shù)的形式，即多個(gè)正弦和余弦函數(shù)的和，傅立葉級(jí)數(shù)的基頻為ω =2π/Τ，其中T表示軌道周期?，F(xiàn)有的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法不對(duì)星敏感器低頻誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。(參見(jiàn)中國(guó)宇航出版社1998年出版的由屠善澄主編的《衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與控制》一書中給出的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法。)作為測(cè)量誤差的星敏感器低頻誤差會(huì)體現(xiàn)在姿態(tài)確定結(jié)果中，使得姿態(tài)確定的精度受到限制。為了提高衛(wèi)星姿態(tài)確定精度，本發(fā)明提出根據(jù)有效載荷提供的地標(biāo)方向矢量測(cè)量信息精確補(bǔ)償星敏感器低頻誤差的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服星敏感器低頻誤差對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)確定精度的不利影響，提供一種基于地標(biāo)信息的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法，該方法能夠補(bǔ)償星敏感器低頻誤差的影響，提高了衛(wèi)星姿態(tài)確定的精度。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是基于地標(biāo)信息的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法，步驟如下(1)數(shù)據(jù)獲取通過(guò)星上有效載荷觀測(cè)若干地標(biāo)點(diǎn)得到地標(biāo)方向矢量在星體系的投影I^k,通過(guò)基于陀螺和星敏感器的衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)獲得衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)值么，衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)值以姿態(tài)四元數(shù)的形式表述。根據(jù)衛(wèi)星和地標(biāo)之間的位置關(guān)系計(jì)算得到地標(biāo)方向矢量在慣性系的投影ιγ k，通過(guò)衛(wèi)星姿態(tài)估計(jì)值么進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，得到地標(biāo)方向矢量在星體系投影的估計(jì)值
權(quán)利要求
1. 一種基于地標(biāo)信息的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法，其特征在于步驟如下 (1)數(shù)據(jù)獲取通過(guò)星上有效載荷觀測(cè)若干地標(biāo)點(diǎn)得到地標(biāo)方向矢量在星體系的投影
全文摘要
一種基于地標(biāo)信息的星敏感器低頻誤差補(bǔ)償方法，解決了星敏感器低頻誤差影響衛(wèi)星姿態(tài)確定精度的問(wèn)題，給出了根據(jù)有效載荷提供的一個(gè)時(shí)間序列上的地標(biāo)測(cè)量信息，采用最小二乘算法估計(jì)和補(bǔ)償星敏感器低頻誤差的方法。本發(fā)明提高了衛(wèi)星姿態(tài)確定精度，考慮到衛(wèi)星姿態(tài)確定數(shù)據(jù)是為有效載荷服務(wù)的，為了使衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)輸出的姿態(tài)信息與有效載荷相一致，從而準(zhǔn)確反映有效載荷的指向變化情況，星敏感器低頻誤差的補(bǔ)償以有效載荷為基準(zhǔn)進(jìn)行。
文檔編號(hào)G01C25/00GK102506893SQ20111029130
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉一武, 湯亮, 熊凱 申請(qǐng)人:北京控制工程研究所