[發明專利]一種衛星星光折射導航誤差確定與補償方法

有效

• 申請號: 201410459284.0
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN104236546B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 李志;李懷鋒;林親;宋亮
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 安麗

1.一種衛星星光折射導航誤差確定與補償方法，其特征在于步驟如下：

1)采用STK軟件生成衛星軌道數據，包括太陽方向向量衛星慣性坐標系下的地心位置向量地球張角θ；

2)建立衛星姿態規劃模型：

21)根據下式計算獲得星光折射敏感器觀測視場邊緣向量和視場中心向量

其中為保證觀測未折射星的視場不小于50平方度的情況下，可允許地球進入視場內的最大地球張角，φ為星光折射敏感器視場張角；

22)根據星光折射敏感器的安裝位置，通過坐標轉換解算出衛星相應的姿態角，獲得最優衛星規劃姿態；

3)根據步驟1)獲得的衛星軌道數據、步驟22)獲得的最優衛星規劃姿態，以及星光折射敏感器視場大小，確定實際觀測視場；基于Microsoft?SQL?Server數據庫，采用多級三角劃分法，根據實際觀測視場選取觀測星，模擬出觀測星圖；所述的觀測星包括經大氣折射的折射星和未經大氣折射的未折射星；根據折射星的赤經、赤緯以及衛星慣性坐標系下的地心位置，計算獲得折射星的切向高度h；

4)計算獲得折射星的折射角γ＝2350.1074e^-0.10326788h；根據折射角測量精度誤差，模擬生成在該誤差范圍內均勻分布的隨機誤差，將該隨機誤差加入到折射星的折射角γ中，解算出具有折射角誤差的折射星切向高度h′；再將大氣模型誤差引起的切向高度誤差直接加入到h′中得到具有折射角誤差以及大氣模型誤差的折射星的切向高度h″；

5)選取觀測星圖上三顆折射星，根據他們的赤經、赤緯以及切向高度h″，計算獲得地心慣性坐標系下衛星的位置；

51)根據三顆折射星的赤經、赤緯解算中心軸O_bE在天球上的位置(α_c,δ_c)；所述的中心軸O_bE為以三個折射星方向為母線的圓錐的中心軸；并計算出該圓錐的半錐角η；

52)旋轉衛星慣性坐標系F_b，使衛星慣性坐標系F_b的Z_b軸與O_bE方向一致，旋轉后的坐標系記為F_d＝(X_d,Y_d,Z_d)^T，其中上標T表示轉置，則其轉換關系為：

其中，表示繞Z_b軸逆時針旋轉-α_c，表示繞Y_b軸逆時針旋轉δ_c-90°；

根據轉換關系轉換三顆折射星的坐標，得出在F_d坐標系下的位置為(α_i，δ_i)(i＝1，2，3)；

53)根據以下三個方程求解三個變量ξ、、α

ζ²+ξ²-2ζξcos(α-α_i)＝a_i²，(i＝1，2，3)；

其中的h_i為第i顆折射星的切向高度；

54)根據以下方程獲得F_d坐標系中的地心矢量e_d

e_d＝ζ(cosαX_d+sinαY_d)+ξctgηZ_d；

55)根據以下坐標轉換關系獲得地心在衛星慣性坐標系F_b中的矢量e_b為

56)獲得衛星在地心慣性坐標系F_i下的坐標矢量為；

6)對步驟5)獲得的衛星位置使用擴展Kalman濾波法進行濾波，輸出星光折射導航估計位置和位置誤差。