[發(fā)明專利]適用于高機(jī)動(dòng)載體的星敏感器自主導(dǎo)航方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410032236.3
• 申請(qǐng)日: 2014-01-23
• 公開（公告）號(hào): CN103791902A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張磊;何昕;魏仲慧;郭敬明;王東鶴;梁國(guó)龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）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
• 主分類號(hào): G01C21/02
• 分類號(hào): G01C21/02
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

1.適用于高機(jī)動(dòng)載體的星敏感器自主導(dǎo)航方法，其特征是，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、初始姿態(tài)捕獲；對(duì)星敏感器拍攝的星圖進(jìn)行全天自主星圖識(shí)別，獲得星敏感器的視軸初指向；

步驟二、根據(jù)步驟一獲得的星敏感器的視軸初指向，進(jìn)行局部星圖識(shí)別，獲得當(dāng)前星敏感器姿態(tài)角和姿態(tài)變化角速度；

具體過(guò)程為：根據(jù)初始姿態(tài)捕獲的星敏感器視軸初指向，標(biāo)記導(dǎo)航星庫(kù)中出現(xiàn)在視場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)航星，縮小星圖識(shí)別過(guò)程中的匹配范圍，連續(xù)進(jìn)行三次有初指向的局部星圖識(shí)別，并計(jì)算姿態(tài)角，根據(jù)每?jī)纱巫藨B(tài)測(cè)量的時(shí)間和姿態(tài)角變化，計(jì)算星敏感器當(dāng)前時(shí)刻姿態(tài)角和姿態(tài)角速度；

步驟三、預(yù)測(cè)跟蹤識(shí)別；根據(jù)星敏感器當(dāng)前時(shí)刻姿態(tài)角和姿態(tài)變化角速度，預(yù)測(cè)下一采樣時(shí)刻星敏感器的視軸指向和已跟蹤星的坐標(biāo)，同時(shí)，判斷視場(chǎng)內(nèi)跟蹤星的數(shù)目和視場(chǎng)內(nèi)跟蹤星的星圖分布條件數(shù)，如果跟蹤星數(shù)目或星圖分布條件數(shù)不滿足設(shè)定的閾值，執(zhí)行對(duì)未知星的識(shí)別，如果否，執(zhí)行已知星的預(yù)測(cè)跟蹤；

對(duì)未知星像的識(shí)別過(guò)程為：如果當(dāng)前采樣時(shí)刻視場(chǎng)內(nèi)的跟蹤星數(shù)目不滿足設(shè)定的閾值或者跟蹤星構(gòu)成的星圖分布條件數(shù)不滿足設(shè)定的閾值時(shí)，對(duì)星圖中的未知星像進(jìn)行識(shí)別；所述未知星像的識(shí)別處理方式是根據(jù)預(yù)測(cè)的星敏感器視軸指向提取導(dǎo)航星表中出現(xiàn)在視場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)航星，結(jié)合預(yù)測(cè)的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣，將導(dǎo)航星向探測(cè)器平面投影，預(yù)測(cè)導(dǎo)航星在探測(cè)器平面中的坐標(biāo)，以預(yù)測(cè)的坐標(biāo)為中心，與實(shí)時(shí)提取的觀測(cè)星的坐標(biāo)在小窗口范圍內(nèi)匹配識(shí)別；

步驟四、姿態(tài)確定；根據(jù)識(shí)別結(jié)果得到多顆恒星在星敏感器坐標(biāo)系中的觀測(cè)矢量與在慣性坐標(biāo)系中的單位矢量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，采用QUEST方法確定星敏感器在慣性坐標(biāo)系中的姿態(tài)，根據(jù)預(yù)先標(biāo)定的星敏感器與載體的安裝矩陣，計(jì)算載體在慣性空間的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)星敏感器為載體獨(dú)立提供導(dǎo)航信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高機(jī)動(dòng)載體的星敏感器自主導(dǎo)航方法，其特征在于，步驟三中具體的預(yù)測(cè)跟蹤的過(guò)程為：利用連續(xù)幀姿態(tài)確定結(jié)果計(jì)算星敏感器的三軸姿態(tài)角速度q′，并結(jié)合當(dāng)前采樣時(shí)刻的姿態(tài)q(t)，預(yù)測(cè)下一采樣時(shí)刻星敏感器的姿態(tài)q(t+1)，根據(jù)q(t+1)計(jì)算慣性坐標(biāo)系與星敏感器本體坐標(biāo)系間的姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣，將跟蹤星向探測(cè)器平面投影，生成下一采樣時(shí)刻的參考星圖，預(yù)測(cè)視場(chǎng)內(nèi)跟蹤星的位置坐標(biāo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于高機(jī)動(dòng)載體的星敏感器自主導(dǎo)航方法，其特征在于，在預(yù)測(cè)跟蹤識(shí)別過(guò)程中，當(dāng)姿態(tài)丟失時(shí)，根據(jù)預(yù)測(cè)的當(dāng)前采樣時(shí)刻姿態(tài)信息，返回步驟二，重新計(jì)算姿態(tài)和角速度。