[發明專利]基于CCD星敏感器的對準方法

有效

• 申請號: 201010215336.1
• 申請日: 2010-07-02
• 公開（公告）號: CN101943584A
• 公開（公告）日: 2011-01-12
• 發明（設計）人: 高偉;付建楠;張鑫;奔粵陽;徐博;周廣濤;于強;張永剛;吳曉;王秋瀅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/16;G01C21/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種對準方法，特別是涉及一種導航設備的對準技術。

背景技術

星敏感器僅通過星圖信息的處理就能提供控制所需的各種姿態數據；不再需要任何先驗信息，也不再需要其它姿態敏感器的支持和其他數據處理，直接輸出相對于慣性空間的姿態信息；具有功耗低、重量輕、體積小、無累積誤差等優點。

常用的利用慣導系統進行對準，對準時間長。不能滿足快速、穩定的對準要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠有效提高導航設備對準速度和精度的基于CCD星敏感器的對準方法。

本發明的目的是這樣實現的：主要包括下列步驟：

(1)采集CCD星敏感器的輸出：CCD星敏感器的坐標系相對于慣性坐標系即i系之間的姿態信息

(2)采集提供當地位置信息的設備信息，得到地球坐標系即e系相對于導航坐標系即n系的轉換矩陣所述位置信息包括經度和緯度；

(3)求解地球坐標系即e系相對于i系之間的轉換矩陣

(4)通過(1)、(2)、(3)所給出的信息，解算得到姿態矩陣，解算出姿態信息。

本發明的方法具有以下優點：

本方法是一種依靠誤差不隨著時間的推移而發散的姿態傳感器進行的初始對準，各類誤差源確定，誤差值不變，短時間內可以達到穩定的對準結果。

對本發明的有益效果說明如下：

Matlab仿真

(1)在以下的仿真條件下，對該方法進行仿真實驗；

載體初始位置：北緯45.7796°，東經126.6705°；

載體真實姿態角：ψ＝0°，θ＝5°，γ＝5°；其中：ψ，θ，γ分別表示航向角、縱搖角和橫搖角；

赤道半徑：R_e＝6378393.0m；

由萬有引力可得的地球表面重力加速度：g₀＝9.78049；

地球自轉角速度(弧度/秒)：7.2921158e-5；

CCD星敏感器的誤差：η＝0.0028°；

常數：π＝3.1415926；

仿真時間：t＝1小時；

采樣頻率：Hn＝0.1；

利用發明所述方法得到兩個水平角的對準誤差如圖1所示；縱搖角的對準誤差為9.9338角秒；橫搖角的對準誤差為6.1751角秒。

(2)在以下的仿真條件下，利用該方法獲得初始對準信息，將其信息傳遞給捷聯光纖航姿系統，利用捷聯慣性天文導航算法進行導航定位，對該描述進行仿真實驗：

捷聯航姿系統處于靜止狀態；

載體初始位置：北緯45.7796°，東經126.6705°；

載體真實姿態角：ψ＝0°，θ＝5°，γ＝5°；其中：ψ，θ，γ分別表示航向角、縱搖角和橫搖角；

赤道半徑：R_e＝6378393.0m；

由萬有引力可得的地球表面重力加速度：g₀＝9.78049；

地球自轉角速度(弧度/秒)：7.2921158e-5；

加速度計零偏：0米/秒方；

陀螺儀常值漂移：0度/小時；

CCD星敏感器的誤差：η＝0.0028°；

常數：π＝3.1415926；

仿真時間：t＝3小時；

采樣頻率：Hn＝0.1；

利用發明所述方法得到定位誤差如圖2所示；如果不存在加速度零偏和陀螺漂移，存在CCD星敏感器誤差的情況下，3小時的定位精度大約為0.2海里，并且隨時間的推移在成周期性振蕩。

(3)在以下的仿真條件下，利用該方法獲得初始對準信息，將其信息傳遞給捷聯光纖航姿系統，利用捷聯慣性天文導航算法進行導航定位，對該描述進行仿真實驗：

捷聯航姿系統處于靜止狀態；

載體初始位置：北緯45.7796°，東經126.6705°；

載體真實姿態角：ψ＝0°，θ＝5°，γ＝5°；其中：ψ，θ，γ分別表示航向角、縱搖角和橫搖角；

赤道半徑：R_e＝6378393.0m；

由萬有引力可得的地球表面重力加速度：g₀＝9.78049；

地球自轉角速度(弧度/秒)：7.2921158e-5；

加速度計零偏：0米/秒方；

陀螺儀常值漂移：0.01度/小時；

CCD星敏感器的誤差：η＝0.0028°；

常數：π＝3.1415926；

仿真時間：t＝3小時；