[發明專利]一種星敏感器定姿星矢量權值實時分配方法

有效

• 申請號: 201710864352.5
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107861919B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 李新鵬;孫少勇;鄭循江;王燕清;金荷
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G06F17/16
• 分類號: G06F17/16;G01C21/02;G01C21/24
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

一種星敏感器定姿星矢量權值實時分配方法，包括以下步驟：S1、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和星矢量權值其中i＝1,2,…,n，n為定姿星顆數,首次解算先驗姿態四元數S2、根據首次解算的先驗姿態四元數解算先驗姿態矩陣A；S3、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和姿態矩陣A計算星矢量誤差；S4、根據矢量誤差計算動態權值a_i；S5、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和動態權值a_i二次迭代解算姿態四元數q。

技術領域

本發明涉及一種高精度星敏感器定姿星矢量權值實時分配方法。

背景技術

星敏感器是基于計算機視覺原理的光電測量儀器，其直接測量的物理量為恒星經光學系統在光電探測器上形成的近圓形光斑的質心，經質心提取、星矢量計算、星圖匹配、姿態解算等步驟，最終得到衛星姿軌控系統需要的四元數。姿態四元數用于描述飛行器的姿態信息，準確的姿態矩陣A應滿足公式：

式中：n為定姿星顆數，是星敏感器測量坐標系下的觀測星矢量；是天球坐標系下的參考星矢量。

從星圖成像到輸出姿態，引入了各種誤差，因此獲得星敏感器姿態矩陣的準確值是不可能的，當前的求解思路大多基于1965年Wahba提出的最小損失函數:

式中：a_i是恒星矢量的權值。

當前姿態解算算法中，大多以定姿星顆數為依據，采用等權值的方法解算姿態，由于星敏感器裝調過程中產生的誤差(比如像平面傾斜)及光學系統像差(球差、慧差、象散、場曲、位置色差、倍率色差、畸變)，以及恒星星等不一，質心算法提取的恒星矢量即使經過一系列處理，仍存在大小不一的殘差。

發明內容

本發明的技術解決問題是：

克服現有技術的缺陷，提出一種計算量小，實現簡單的方法，在軌飛行過程中實時估計觀測星矢量的誤差，以動態分配定姿星矢量的權值，提高姿態解算的精度，適用于高精度星敏感器的定姿星矢量權值的確定。

本發明的技術解決方案是：

一種星敏感器定姿星矢量權值實時分配方法，包括以下步驟：

S1、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和星矢量權值其中i＝1,2,…,n，n為定姿星顆數，首次解算先驗姿態四元數

S2、根據首次解算的先驗姿態四元數解算先驗姿態矩陣A；

S3、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和姿態矩陣A計算星矢量誤差

S4、根據矢量誤差計算動態權值a_i；

S5、根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i和動態權值a_i二次迭代解算姿態四元數q。

根據本發明的一個實施例，在步驟S1中，根據定姿星觀測矢量W_i，參考矢量V_i，和星矢量權值使用QUEST方法解算先驗姿態四元數

根據本發明的一個實施例，在步驟S2中，先驗姿態矩陣

根據本發明的一個實施例，在步驟S3中，根據等式來計算星矢量誤差

根據本發明的一個實施例，在步驟S4中，根據等式來計算動態分配權值a_i。