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一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法

文檔序號(hào):6174548閱讀:262來源:國(guó)知局
一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法
【專利摘要】一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法屬于天文導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】,通過結(jié)合航天器的實(shí)時(shí)姿態(tài)和星敏感器的安裝矩陣,計(jì)算星敏感器坐標(biāo)系與赤慣坐標(biāo)系間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣;對(duì)星敏感器提取的目標(biāo)點(diǎn)信息構(gòu)造歸一化的觀測(cè)矢量;根據(jù)星敏感器在赤慣坐標(biāo)系下的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣,計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的參考矢量,并計(jì)算目標(biāo)在赤慣坐標(biāo)系以赤經(jīng)和赤緯定義的二維坐標(biāo)系下的坐標(biāo);重復(fù)上述步驟,將多幀圖像的目標(biāo)點(diǎn)投影到天球二維坐標(biāo)系,疊加在一起,得到某一時(shí)間段內(nèi)星敏感器視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的分布圖。本發(fā)明解決了事后分析星敏感器在軌期間數(shù)據(jù)時(shí),判別視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)類型工作量大,且結(jié)果顯示不直觀的問題,以簡(jiǎn)單的方式有效地為結(jié)果分析提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【專利說明】一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天文導(dǎo)航【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人類爭(zhēng)奪資源的加劇,航天技術(shù)的重要性顯著增加??梢灶A(yù)見,航天事業(yè)將成為支撐人類科學(xué)研究、日常生活的支柱產(chǎn)業(yè)。在航天技術(shù)擁有的眾多環(huán)節(jié)中,航天器姿態(tài)確定是其中最基礎(chǔ)、最重要的任務(wù)之一。
[0003]姿態(tài)確定由姿態(tài)敏感器完成,如經(jīng)典的星/慣組合導(dǎo)航方式中的星敏感器和慣性導(dǎo)航部件,狀態(tài)良好的姿態(tài)敏感器可以很好地完成姿態(tài)確定任務(wù)。然而遺憾的是,航天器所處的空間物理環(huán)境并非理想的,在利用星敏感器校正慣導(dǎo)系統(tǒng),補(bǔ)償慣性器件漂移的過程中,其視場(chǎng)中出現(xiàn)的景物除了有效的觀測(cè)目標(biāo)一‘〖亙星外,還包括如行星、星云、其它空間飛行器、空間碎片、地月形成的雜散光以及航天器自身的噴發(fā)物等等,這些都屬于非預(yù)期的假目標(biāo)。
[0004]星敏感器在軌期間拍攝到的目標(biāo)屬于哪一類,我們無法實(shí)時(shí)分析,僅能在事后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判別。分析得到的結(jié)果,不僅能使我們更了解空間環(huán)境,也能夠使我們的空間飛行器及星敏感器更好地工作,從而更適應(yīng)這種空間環(huán)境。當(dāng)然,原始星圖對(duì)于分析這些目標(biāo)最為直觀,但是由于遙測(cè)帶寬的限制,無法傳輸完整的原始星圖,僅能夠?qū)⑿敲舾衅鲗?shí)時(shí)提取的目標(biāo)點(diǎn)信息通過遙測(cè)資源下傳。
[0005]此時(shí),如何利用已有的有限的資源進(jìn)行分析?分析方法就顯得非常重要,通常,可以結(jié)合航天器的實(shí)時(shí)姿態(tài)數(shù)據(jù),采用模擬星圖、速度匹配等方法,但這些方法不直觀,而且
工作量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題,得到直觀、有效的分析結(jié)果,并減小分析的工作量,本發(fā)明提供了一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法,該方法原理簡(jiǎn)單,使用方便。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法,該方法包括如下步驟:
[0009]步驟一:結(jié)合航天器在赤慣坐標(biāo)系的姿態(tài)和星敏感器在航天器上的安裝矩陣,計(jì)算星敏感器坐標(biāo)系與赤慣坐標(biāo)系間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣;
[0010]步驟二:對(duì)星敏感器提取的目標(biāo)點(diǎn)信息構(gòu)造歸一化的觀測(cè)矢量;
[0011]步驟三:根據(jù)星敏感器在赤慣坐標(biāo)系下的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣,計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的參考矢量,并計(jì)算目標(biāo)在赤慣坐標(biāo)系以赤經(jīng)和赤緯定義的二維坐標(biāo)系下的坐標(biāo);
[0012]步驟四:重復(fù)步驟一至步驟三,將多幀圖像的目標(biāo)點(diǎn)投影到天球二維坐標(biāo)系,疊加在一幅圖像中,得到某一時(shí)間段內(nèi)星敏感器視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的分布圖。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將多幀星敏感器提取的目標(biāo)數(shù)據(jù)利用姿態(tài)變換的方式還原到赤慣坐標(biāo)系,并轉(zhuǎn)換為可視的圖像,結(jié)果顯示直觀,方法簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),工作量小,對(duì)分析飛行任務(wù)中星敏感器視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)具有非常實(shí)用的價(jià)值和指導(dǎo)性的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為單幀星敏感器數(shù)據(jù)變換到赤慣坐標(biāo)系下的流程圖。
[0015]圖2為星敏感器像平面坐標(biāo)系和像空間坐標(biāo)系。
[0016]圖3為星敏感器視場(chǎng)內(nèi)的目標(biāo)還原到赤慣坐標(biāo)系下的疊加圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0018]如圖1所示,為單幀星敏感器數(shù)據(jù)變換到赤慣坐標(biāo)系下的流程圖,具體包含步驟一~步驟三。
[0019]步驟一:
[0020]已知航天器在赤慣坐標(biāo)系下的姿態(tài)角和姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣,結(jié)合星敏感器在航天器上的安裝矩陣,計(jì)算星敏感器坐標(biāo)系與赤慣坐標(biāo)系間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣;
[0021]假設(shè)星敏感器在航天器上的安裝矩陣為Mss,航天器在赤慣坐標(biāo)系下的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣為Mst,那么,星敏感器在赤慣坐標(biāo)系下在姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣為Mxm = MstXMss0
[0022]步驟二:
[0023]對(duì)星敏感器提取 的目標(biāo)點(diǎn)信息構(gòu)造歸一化的觀測(cè)矢量;
[0024]星敏感器坐標(biāo)系如圖2所示,圖中O-Uv平面為星敏感器像平面坐標(biāo)系,Os-Xyz為星敏感器像空間坐標(biāo)系,OOs為星敏感器焦距f,假設(shè)目標(biāo)點(diǎn)Si在星敏感器像面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為Ui, Vi),目標(biāo)點(diǎn)Si在星敏感器像空間坐標(biāo)系的觀測(cè)矢量歸一化后,即為
【權(quán)利要求】
1.一種星慣組合還原目標(biāo)空間分布的方法,其特征在于,該方法包括如下步驟:步驟一:結(jié)合航天器在赤慣坐標(biāo)系的姿態(tài)和星敏感器在航天器上的安裝矩陣,計(jì)算星敏感器坐標(biāo)系與赤慣坐標(biāo)系間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣; 步驟二:對(duì)星敏感器提取的目標(biāo)點(diǎn)信息構(gòu)造歸一化的觀測(cè)矢量; 步驟三:根據(jù)星敏感器在赤慣坐標(biāo)系下的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣,計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的參考矢量,并計(jì)算目標(biāo)在赤慣坐標(biāo)系以赤經(jīng)和赤緯定義的二維坐標(biāo)系下的坐標(biāo); 步驟四:重復(fù)步驟一至步驟三,將多幀圖像的目標(biāo)點(diǎn)投影到天球二維坐標(biāo)系,疊加在一幅圖像中,得到某一時(shí)間段內(nèi)星敏感器視場(chǎng)內(nèi)目標(biāo)點(diǎn)在赤慣坐標(biāo)系下的分布圖。
【文檔編號(hào)】G01C21/20GK103487055SQ201310392353
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】張磊 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
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