專利名稱：用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的技術。
背景技術：
星敏感器姿態(tài)測量精度高、產品性能可靠，在空間飛行器上的應用廣泛。部分星敏感器產品根據前后拍的姿態(tài)的變化估算并輸出慣性角速度，完成這種方法的條件是星敏感器需要運行在正常跟蹤、并姿態(tài)確定數據有連續(xù)有效。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明解決的技術問題是提出一種采用星敏感器中星點位置變化來估算角速度的方法，通過星點位置變化與角度變化之間的關系估算角速度，可消除星敏感器須有連續(xù)姿態(tài)確定數據的比較苛刻的條件，以改善產品使用適應性。為解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下的技術方案實現(xiàn)的。根據本發(fā)明的一個方面，提供一種用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，包括如下步驟:步驟1:計算星圖轉角α ；步驟2:計算星圖平移量(Δχ, Δ y)；

步驟3:根據所述星圖轉角α和星圖平移量(Λχ，Δ y)計算慣性角速度。優(yōu)選地,所述步驟I,具體為，第i和第j個星點間相對位置矢量(幻的計算公式為:qy (k) = (x.1k) — Xj(Jt), y^k) — yj (Ic))式中:(Xi (k)，Yi (k))為k時刻第i個星點的標定位置，i = 1，2，...，η,Ii (k) -Yj (k))為k時刻第j個星點的標定位置，j = I, 2,..., η ；k時刻的星點相對位置矢量10)和k+1時刻的星點相對位置矢量4(6 + 1)之間的夾角au(k+l)的計算公式如下:
權利要求
1.一種用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:計算星圖轉角α ； 步驟2:計算星圖平移量(Δχ, Ay)； 步驟3:根據所述星圖轉角α和星圖平移量(ΛΧ，Δγ)計算慣性角速度。
2.根據權利要求1所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟I，具體為， 第i和第j個星點間相對位置矢量務,(幻的計算公式為: 4,j (^) = (X, ik) - Xj(k\ (k) - yj(k)) 式中:(Xi (k), Yi (k))為k時刻第i個星點的標定位置，i = I, 2,..., n, Cyi (k)-y」(k))為k時刻第j個星點的標定位置，j = I, 2,..., η ； k時刻的星點相對位置矢量免,(&)和k+Ι時刻的星點相對位置矢量h(t + l)之間的夾角a ij (k+1)的計算公式如下:
3.根據權利要求2所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟2，具體為， 第k時刻各星點在空間中的位置(Xi' (k)，y/ (k))計算公式如下:Xi! (k) = Xi (k).cos a (k+1)-Ji (k).sin a (k+1) Yi! (k) = Xi (k).sin α (k+1) +Ji (k).cos a (k+1) 星點位置平移量計算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 對η個平移值求平均，得到k+Ι時刻星圖的位置平移為:
4.根據權利要求3所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟3，具體為， 慣性角速度Wi (k+Ι)計算公式如下:
5.一種用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，包括如下裝置: 第一計算裝置，用于計算星圖轉角α ; 第二計算裝置，用于計算星圖平移量(Λχ，Ay); 第三計算裝置，用于根據所述星圖轉角α和星圖平移量(Λχ，Ay)計算慣性角速度。
6.根據權利要求5所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計算裝置，具體為， 第i和第j個星點間相對位置矢量知(句的計算公式為:
7.根據權利要求6所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二計算裝置，具體為， 第k時刻各星點在空間中的位置(Xi' (k)，y/ (k))計算公式如下:Xi! (k) = Xi (k).cos a (k+1)-Ji (k).sin a (k+1) Yi! (k) = Xi (k).sin α (k+1) +Ji (k).cos a (k+1) 星點位置平移量計算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 對η個平移值求平均，得到k+Ι時刻星圖的位置平移為:
8.根據權利要求7所述的用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三計算裝置，具體為， 慣性角速度Wi (k+Ι)計算公式如下:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用星敏感器星點位置變化估算星體角速度的方法，包括步驟計算星圖轉角α；計算星圖平移量(Δx,Δy)；根據星圖轉角α和星圖平移量(Δx,Δy)計算慣性角速度。本發(fā)明還提供相應的系統(tǒng)。本發(fā)明可以在敏感器完成星圖識別前提供角速度信息，解決了以往算法在沒有連續(xù)有效姿態(tài)四元數的條件下不能完成角速度輸出功能，大幅度放寬了限制條件。角速度的算法比較簡單，總體上計算量很小，對于星敏感器處理器速度，各項功能的正常完成影響很小。在控制系統(tǒng)實際使用方面，可以在飛行器發(fā)射入軌階段，能夠快速、并可靠地輸出角速度信息，用于速率阻尼、姿態(tài)快速機動等各種控制模式，從提高系統(tǒng)可靠性等工程應用方面，有著很大實際意義。
文檔編號G01P3/36GK103217544SQ20131009139
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權日2013年3月21日
發(fā)明者吳德安, 周勝良 申請人:上海新躍儀表廠