[發明專利]三軸磁強計的輸出偏差估計方法

有效

• 申請號: 201710558555.1
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107270940B
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 靳瑾;向蕾;陳曦;匡麟玲
• 申請（專利權）人: 深圳清華大學研究院
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 44311 深圳市鼎言知識產權代理有限公司
• 代理人: 曾昭毅;鄭海威<國際申請>=<國際公布>

本發明提供一種三軸磁強計的輸出偏差估計方法，應用于航天器，所述磁強計的輸出偏差包括偏差矢量和偏差矩陣，所述方法包括以下步驟：利用雙矢量法確定從星體坐標系到軌道坐標系的姿態矩陣；獲取所述磁強計的測量值；建立所述磁強計的偏差模型，所述偏差模型用于定義所述磁強計的測量值、偏差矢量、偏差矩陣與所述姿態矩陣之間的關系；利用卡爾曼濾波對所述偏差模型進行迭代運算，以實時估計所述偏差矢量和所述偏差矩陣。本發明提供的方法計算收斂快，精度高，可應用于姿態穩定的航天器，對于所述三軸磁強計及其他具有類似測量原理的三軸矢量敏感器的誤差分析、在軌校正以及后續設計也具有參考意義。

技術領域

本發明屬于航天器控制領域，尤其涉及一種三軸磁強計的輸出偏差估計方法。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的具體實施方式提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

在航天領域中，磁強計是常見的姿態敏感器，主要用于航天器姿態測量。由于磁強計功耗低、重量輕，受到環境的限制小，與其它姿態敏感器配合使用可確定航天器姿態，常用于中低軌航天器的姿態控制。航天器在軌運行時，由于空間環境因素的影響，磁強計的輸出可能會產生一定的偏差。磁強計輸出的偏差將導致姿態確定的誤差，從而影響航天器姿態控制的效果。而航天器在軌運行時無法直接測定磁強計的偏差，因此需要通過一定的方法估計磁強計的偏差，以校正磁強計的輸出。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種三軸磁強計偏差估計的方法。

一種三軸磁強計的輸出偏差估計方法，應用于航天器，所述磁強計的輸出偏差包括偏差矢量和偏差矩陣，所述方法包括以下步驟：

利用雙矢量法確定從星體坐標系到軌道坐標系的姿態矩陣；

獲取所述磁強計的測量值；

建立所述磁強計的偏差模型，所述偏差模型用于定義所述磁強計的測量值、偏差矢量、偏差矩陣與所述姿態矩陣之間的關系；

利用卡爾曼濾波對所述偏差模型進行迭代運算，以實時估計所述偏差矢量和所述偏差矩陣。

進一步地，所述磁強計的偏差模型為：

m＝(I+D)^-1(R^-1m_o+b)

其中，m為所述磁強計的測量值，b為所述偏差矢量，D為所述偏差矩陣，m_o為所述軌道坐標系下的地磁場矢量，R為所述姿態矩陣。

進一步地，所述“利用雙矢量法確定從星體坐標系到軌道坐標系的姿態矩陣”步驟包括：

根據雙矢量法得到從星體坐標系到軌道坐標系的姿態矩陣：

其中，

M_x＝[x₁ x₂ x₃]

M_y＝[y₁ y₂ y₃]

M_x為所述星體坐標系下的方向余弦陣，x₁、x₂及x₃為所述星體坐標系下的單位矢量，

M_y為所述軌道坐標系下的方向余弦陣，y₁、y₂及y₃為所述軌道坐標系下的單位矢量。

進一步地，所述“利用雙矢量法確定從星體坐標系到軌道坐標系的姿態矩陣”步驟還包括：