[發(fā)明專利]一種基于地標信息的星敏感器低頻誤差補償方法

有效

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• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN102506893A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊凱;湯亮;劉一武
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

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償方法。

背景技術(shù)

為了保障對地觀測衛(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量部件，采用卡爾曼濾波算法并結(jié)合衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程處理傳感器測量信息，實現(xiàn)對衛(wèi)星姿態(tài)誤差和陀螺漂移誤差的實時估計，修正利用陀螺觀測量遞推得到的衛(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確定衛(wèi)星姿態(tài)的精密姿態(tài)測量部件，能夠根據(jù)多顆恒星矢量的觀測數(shù)據(jù)給出星敏感器光軸矢量在慣性系中的坐標。

衛(wèi)星在軌運行過程中受太陽照射角度呈現(xiàn)周期性變化趨勢，自身結(jié)構(gòu)受熱不均勻，星敏感器及其安裝結(jié)構(gòu)會受其影響而產(chǎn)生形變，導致星敏感器測量輸出相對有效載荷基準發(fā)生動態(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數(shù)的形式，即多個正弦和余弦函數(shù)的和，傅立葉級數(shù)的基頻為ω＝2π/T，其中T表示軌道周期。

現(xiàn)有的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法不對星敏感器低頻誤差進行校準。(參見中國宇航出版社1998年出版的由屠善澄主編的《衛(wèi)星姿態(tài)動力學與控制》一書中給出的衛(wèi)星姿態(tài)確定方法。)作為測量誤差的星敏感器低頻誤差會體現(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方向矢量測量信息精確補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)解決問題是：克服星敏感器低頻誤差對衛(wèi)星姿態(tài)確定精度的不利影響，提供一種基于地標信息的星敏感器低頻誤差補償方法，該方法能夠補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：基于地標信息的星敏感器低頻誤差補償方法，步驟如下：

(1)數(shù)據(jù)獲取

通過星上有效載荷觀測若干地標點得到地標方向矢量在星體系的投影r_B，k，通過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)估計值衛(wèi)星姿態(tài)估計值以姿態(tài)四元數(shù)的形式表述。根據(jù)衛(wèi)星和地標之間的位置關(guān)系計算得到地標方向矢量在慣性系的投影r_I，k，通過衛(wèi)星姿態(tài)估計值進行坐標轉(zhuǎn)換，得到地標方向矢量在星體系投影的估計值即

r^B,k=A(q^k)rI,k]]>

其中，