[發明專利]確定星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素響應邊界的方法

有效

• 申請號: 201810054446.0
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108332739B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 王炯琦;周萱影;陳彧赟;侯博文;周海銀;何章鳴;矯媛媛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 任漱晨

本發明涉及衛星分析領域，尤其涉及確定星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素響應邊界的方法，包括：根據各主成分因素在星敏感器姿態測量系統方程中的影響關系，構建各主成分因素的先驗模型；針對各主成分因素設計試驗，產生試驗數據，并根據各主成分因素的先驗模型結合試驗數據，得到各主成分因素的原始精度影響模型；將各主成分因素的原始精度影響模型進行優化，得到對應的各主成分因素的精度影響模型；將各主成分因素的精度影響模型，結合各主成分因素間的交互耦合關系，建立星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素的一體化綜合精度響應模型；設定星敏感器在軌姿態測量精度指標，確定每個主成分因素的響應邊界。

技術領域

本發明涉及衛星分析領域，尤其涉及確定星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素響應邊界的方法。

背景技術

對地觀測衛星是通過空間遙感器對地球陸地、大氣和海洋實施觀測的人造地球衛星的總稱，包括測繪衛星、資源衛星、海洋衛星和氣象衛星等，其應用領域涉及地圖測繪、國土普查、城市規劃、地質勘探、海洋管理、氣象預報、災害監測以及軍事偵察、導彈預警和戰場評估等多個方面。通過對地觀測獲取的信息是國家的基礎性戰略資源，對保障經濟發展和維護國家安全起著重要作用。

近些年來，用戶對高分辨率遙感信息的需求日益迫切，提高空間遙感器的分辨率是對地觀測系統未來發展的趨勢。我國已確立了實現高分辨率對地觀測的航天發展目標，并正在開展研究高分辨率成像和高精度立體測繪的對地觀測衛星。高分辨率成像和高精度立體測繪等設計指標的實現要求高精度的衛星姿態測量精度。高精度的姿態測量是實現高精度姿態確定與控制的基礎，衛星高精度姿態確定與控制是實現衛星超穩定運行及高精度指向的基礎，對保證衛星實現高分辨成像和高精度立體測繪等對地觀測性能具有重要意義。

星敏感器是目前航天應用中測量精度最高的衛星姿態測量敏感器。衛星姿態確定與控制精度要求的提高必然對姿態測量敏感器，尤其是星敏感器的要求也更高。星敏感器的精度、穩定性等性能指標越高，就越能滿足如高分辨率成像和高精度立體測繪等衛星姿態控制的要求。但我國仍處于10角秒或幾十角秒(3σ)的量級。星敏感器在軌姿態測量要求達到優于1角秒的精度，就意味著影響星敏感器在軌姿態測量系統精度的各個環節的誤差均要接近于零。

針對提高星敏感器在軌姿態測量系統精度的“軟處理”研究，當前工作主要集中在細化星敏感器在軌姿態測量誤差模型，設計改進的或新型的誤差校準或在軌測試、標定及補償算法以適應不同的工作環境，進而達到高精度姿態測量要求，即國內外的研究工作集中在“正問題”的研究。對于“反問題”——即達到設定的星敏感器在軌姿態測量精度指標(如1角秒的精度指標)，對各個影響因素或體系的限制和邊界條件的分析研究工作尚未見到。對該“反問題”的研究，就是星敏感器在軌姿態測量精度指標歸屬因子分析與評估，它有利于指導星敏感器在軌姿態測量系統設計和誤差處理方法選擇，對姿態測量技術可以起到反饋作用。

在確定星敏感器在軌姿態測量精度的各主成分因素(在各個影響因素中，對姿態測量精度影響較大的因素)后，如何確定各主成分因素的精度響應邊界是研究“反問題”的核心內容。

發明內容

本發明提供的星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素的確定方法，其能在確定星敏感器在軌姿態測量精度的各主成分因素的基礎上，確定各主成分因素的響應邊界。

本發明提供的確定星敏感器在軌姿態測量精度主成分因素響應邊界的方法，包括：

針對星敏感器在軌姿態測量精度的各主成分因素，根據各主成分因素在星敏感器姿態測量系統方程中的影響關系，構建各主成分因素的先驗模型；

針對各主成分因素設計試驗，產生試驗數據，并根據各主成分因素的先驗模型結合試驗數據，得到各主成分因素的原始精度影響模型；

將各主成分因素的原始精度影響模型進行優化，得到對應的各主成分因素的精度影響模型；