基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，首先采集CCD星敏感器的輸出；進(jìn)而將星敏感器與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)組合，修正捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)并補(bǔ)償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準(zhǔn)信息；再采集組合導(dǎo)航系統(tǒng)提供的高精度水平基準(zhǔn)信息，即采集運(yùn)動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準(zhǔn)地理坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和星敏感器組合，通過濾波校正慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的姿態(tài)誤差，有效提高星敏感器定位所依賴的水平基準(zhǔn)信息，同時各類誤差源確定，極大地提高了星敏感器的定位精度。
【專利說明】基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及ー種星敏感器的定位方法，尤其涉及一種基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]星敏感器以不可毀滅的自然天體作為其導(dǎo)航信標(biāo)，將星敏感器拍攝到的圖像先后進(jìn)行星圖識別、星體質(zhì)心提取、星圖匹配及姿態(tài)解算。星敏感器無需任何先驗(yàn)信息，便可自主輸出星敏感器相對慣性空間的姿態(tài)信息，其具有誤差不隨時間積累、獨(dú)立、無源、不受人為因素限制和干擾等優(yōu)點(diǎn)。星敏感器的定位嚴(yán)重依賴于水平基準(zhǔn)，因此水平基準(zhǔn)的高精度實(shí)現(xiàn)是保障其定位精度的重要前提。
[0003]然而應(yīng)用中通常利用慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供載體水平基準(zhǔn)信息，慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差隨時間積累的缺點(diǎn)使得星敏感器定位精度下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0006]一種基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，包括以下步驟:
[0007](1)采集CXD星敏感器的輸出C/即星敏感器坐標(biāo)系相對慣性系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣；
[0008](2)將星敏感器與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)組合，修正捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)并補(bǔ)償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準(zhǔn)信息；
[0009](3)采集上述組合系統(tǒng)提供的高精度水平基準(zhǔn)信息，即采集到運(yùn)動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準(zhǔn)地理坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣;
[0010](4)根據(jù)已知信息求解i系相對于地球坐標(biāo)系e系之間的轉(zhuǎn)換矩陣c1.[0011](5)通過步驟⑴至步驟⑷所給出的信息，解算得到準(zhǔn)位置矩陣Cf，解算出載體位置信息。
[0012]本發(fā)明采集CXD星敏感器的輸出即CXD星敏感器的坐標(biāo)系與慣性坐標(biāo)系即i系之間的姿態(tài)信息C/，i系與船舶載體坐標(biāo)系即b系之間的轉(zhuǎn)換矩陣ぐ表示為:
[0013]Cf = ChsC；
[0014]其中:<為CXD星敏感器坐標(biāo)系即s系與b系之間的轉(zhuǎn)換矩陣，G在星敏感器安
裝時已經(jīng)確定，
【權(quán)利要求】
1.一種基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采集CCD星敏感器的輸出Cf即星敏感器坐標(biāo)系相對慣性系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣； (2)將星敏感器與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)組合，修正捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)并補(bǔ)償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準(zhǔn)信息； (3)采集上述組合系統(tǒng)提供的高精度水平基準(zhǔn)信息，即采集到運(yùn)動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準(zhǔn)地理坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣こで； (4)根據(jù)已知信息求解i系相對于地球坐標(biāo)系e系之間的轉(zhuǎn)換矩陣G.(5)通過步驟(1)至步驟(4)所給出的信息，解算得到準(zhǔn)位置矩陣，解算出載體位置信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在于:采集CXD星敏感器的輸出即CXD星敏感器的坐標(biāo)系與慣性坐標(biāo)系即i系之間的姿態(tài)信息G，i系與船舶載體坐標(biāo)系即b系之間的轉(zhuǎn)換矩陣Cf表示為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在干:將星敏感器與捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)組合，修正捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的姿態(tài)，并補(bǔ)償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的姿態(tài)信息，在卡爾曼濾波系統(tǒng)中，將慣性導(dǎo)航系統(tǒng)誤差作為組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)，具體包括SINS姿態(tài)誤差角4>e, 4)n, u,速度誤差.8 VE, SVn,位置誤差S X，み?，陀螺隨機(jī)常值漂移ebx，e by, ebz,加速度計(jì)常值誤差▽/?，▽み，Vfc，星敏感器的安裝誤差SAX，6Ay, S Az，因此組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)向量X為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在于:采集組合系統(tǒng)所提供的高精度水平基準(zhǔn)信息，即采集到運(yùn)動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準(zhǔn)地理坐標(biāo)系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣C6'通過下述順序的兩次旋轉(zhuǎn)來表示，轉(zhuǎn)角分別為-
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在于:根據(jù)已知信息求解i系相對于地球坐標(biāo)系e系的轉(zhuǎn)換矩陣GG表達(dá)式如下:
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于高精度水平基準(zhǔn)的星敏感器定位方法，其特征在于:通過解算得到準(zhǔn)位置矩陣Cf，進(jìn)而解算出載體位置信息，具體過程如下: 已知位置矩陣cr表達(dá)式如下:
【文檔編號】G01C21/02GK103604428SQ201310589688
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】高偉, 林萌萌, 于春陽, 李佳璇, 朱明紅, 劉曉旭, 于濱凱, 姜鑫, 孫艷濤, 趙博 申請人:哈爾濱工程大學(xué)