[發(fā)明專利]太陽(yáng)敏感器標(biāo)定方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610305717.6
• 申請(qǐng)日: 2016-05-10
• 公開（公告）號(hào): CN105783944B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳小前;繩濤;宋新;楊磊;趙勇;白玉鑄;陳利虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01C25/00
• 分類號(hào): G01C25/00
• 代理公司: 北京奧文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;陰亮

本發(fā)明公開一種太陽(yáng)敏感器標(biāo)定方法及系統(tǒng)，其中，方法包括：11)計(jì)算瞬時(shí)平赤道平春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的第一太陽(yáng)位置矢量；以及根據(jù)太陽(yáng)敏感器所處的測(cè)量點(diǎn)的地理位置計(jì)算地固坐標(biāo)系下的太陽(yáng)方位角和太陽(yáng)高度角；12)根據(jù)第一太陽(yáng)位置矢量計(jì)算地固坐標(biāo)系下的第二太陽(yáng)位置矢量；13)根據(jù)太陽(yáng)方位角、高度角和第二太陽(yáng)位置矢量計(jì)算地理坐標(biāo)系下的第一太陽(yáng)方向矢量；14)根據(jù)第一太陽(yáng)方向矢量計(jì)算太陽(yáng)敏感器測(cè)量坐標(biāo)下的標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)方向矢量；15)根據(jù)計(jì)算太陽(yáng)敏感器的測(cè)量誤差矩陣。上述方案能解決目前的標(biāo)定設(shè)備存在對(duì)太陽(yáng)敏感器標(biāo)定精度較低及無(wú)法標(biāo)定太陽(yáng)敏感器耦合安裝誤差的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)敏感器標(biāo)定方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

太陽(yáng)敏感器是衛(wèi)星比較重要的姿態(tài)測(cè)量部件之一。太陽(yáng)敏感器通過觀測(cè)太陽(yáng)在其敏感單元的投影位置來解算衛(wèi)星相對(duì)于太陽(yáng)的姿態(tài)。太陽(yáng)敏感器再結(jié)合其它敏感器所檢測(cè)的信息(例如磁場(chǎng)信息)就可以解算出衛(wèi)星在地心慣性坐標(biāo)系中的姿態(tài)。作為高精度的檢測(cè)傳感器，太陽(yáng)敏感器在設(shè)計(jì)完成后需要對(duì)其性能參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定和修正，進(jìn)而提高其測(cè)量精度。

太陽(yáng)敏感器包括太陽(yáng)光敏感單元和光斑位置采集電路兩部分。太陽(yáng)光敏感單元的誤差主要來源于光學(xué)探頭、成像單元或光柵等部件的加工誤差及裝配誤差。光斑位置采集電路的誤差主要是采集電路的參考電壓偏差、量化噪聲等。上述誤差均為太陽(yáng)敏感器的自身測(cè)量誤差。除了自身測(cè)量誤差之外，在通過太陽(yáng)敏感器來解算衛(wèi)星在地心慣性坐標(biāo)系中的姿態(tài)時(shí)，太陽(yáng)敏感器自身相對(duì)于衛(wèi)星的安裝誤差也是太陽(yáng)敏感器的重要誤差來源。

目前，太陽(yáng)敏感器的標(biāo)定設(shè)備主要包括太陽(yáng)模擬器和高精度轉(zhuǎn)臺(tái)。太陽(yáng)模擬器通常為約0.2-0.3個(gè)太陽(yáng)常數(shù)的平行準(zhǔn)直光源。平行準(zhǔn)直光源提供光照模擬太陽(yáng)發(fā)光。高精度轉(zhuǎn)臺(tái)為數(shù)字式二軸轉(zhuǎn)臺(tái)或數(shù)字式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。在標(biāo)定的過程中，太陽(yáng)敏感器置于太陽(yáng)模擬器的前方，并置于高精度轉(zhuǎn)臺(tái)上，根據(jù)高精度轉(zhuǎn)臺(tái)角度的變化和太陽(yáng)敏感器輸出的實(shí)測(cè)角度值，進(jìn)而能夠得出太陽(yáng)敏感器的測(cè)量誤差。這種標(biāo)定方法主要是對(duì)太陽(yáng)敏感器的自身測(cè)量誤差進(jìn)行標(biāo)定。具體標(biāo)定過程中，用于模擬太陽(yáng)光的平行準(zhǔn)直光源固定不動(dòng)，通過高精度轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)來改變太陽(yáng)敏感器各種姿態(tài)條件下的測(cè)量誤差。由于數(shù)字式二軸轉(zhuǎn)臺(tái)或數(shù)字式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)的承載能力有限，因此只能對(duì)太陽(yáng)敏感器的單機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。在基于太陽(yáng)敏感器進(jìn)行衛(wèi)星姿態(tài)確定時(shí)，更關(guān)心太陽(yáng)敏感器在整星狀態(tài)下的測(cè)量誤差。也就是說，太陽(yáng)敏感器在整星狀態(tài)下的測(cè)量誤差不僅僅包括自身測(cè)量誤差，還包括太陽(yáng)敏感器的耦合安裝誤差，即上文所述的太陽(yáng)敏感器相對(duì)于衛(wèi)星的安裝誤差。很顯然，目前的標(biāo)定設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)整星狀態(tài)下對(duì)太陽(yáng)敏感器的標(biāo)定，也就無(wú)法標(biāo)定太陽(yáng)敏感器的耦合安裝誤差。

通過上述標(biāo)定過程可知，目前的太陽(yáng)敏感器的標(biāo)定設(shè)備只能對(duì)太陽(yáng)敏感器處于單機(jī)狀態(tài)時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，無(wú)法在整星狀態(tài)下進(jìn)行標(biāo)定，也就無(wú)法標(biāo)定太陽(yáng)敏感器的耦合安裝誤差。另外，上述標(biāo)定設(shè)備基于太陽(yáng)模擬器來實(shí)現(xiàn)，太陽(yáng)模擬器所產(chǎn)生光線的平行度、光照強(qiáng)度和光譜范圍與真實(shí)的太陽(yáng)光存在一定的差異，因此，太陽(yáng)模擬器使得太陽(yáng)敏感器的標(biāo)定精度較低。

可見，如何解決目前的標(biāo)定設(shè)備存在對(duì)太陽(yáng)敏感器標(biāo)定精度較低及無(wú)法標(biāo)定太陽(yáng)敏感器耦合安裝誤差的問題，是目前本技術(shù)領(lǐng)域的人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種太陽(yáng)敏感器標(biāo)定方法，以解決目前的標(biāo)定設(shè)備存在對(duì)太陽(yáng)敏感器標(biāo)定精度較低，無(wú)法標(biāo)定太陽(yáng)敏感器的耦合安裝誤差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開如下技術(shù)方案：

太陽(yáng)敏感器標(biāo)定方法，包括以下步驟：

11)計(jì)算瞬時(shí)平赤道平春分點(diǎn)坐標(biāo)系下的第一太陽(yáng)位置矢量；以及根據(jù)太陽(yáng)敏感器所處的測(cè)量點(diǎn)的地理位置計(jì)算地固坐標(biāo)系下的太陽(yáng)方位角和太陽(yáng)高度角；

12)根據(jù)所述第一太陽(yáng)位置矢量計(jì)算地固坐標(biāo)系下的第二太陽(yáng)位置矢量；

13)根據(jù)所述太陽(yáng)方位角、所述太陽(yáng)高度角和所述第二太陽(yáng)位置矢量計(jì)算地理坐標(biāo)系下的第一太陽(yáng)方向矢量；