[發(fā)明專利]一種在軌標(biāo)定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910725494.2
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110296719B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘆佳振;葉莉莉;韓松來;董晶;桂明臻;羅世彬
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

本發(fā)明提供一種在軌標(biāo)定方法，包括準備步驟、調(diào)姿復(fù)位步驟、觀測步驟以及靜態(tài)測漂步驟；準備步驟具體是：連接余度慣組、GPS、星敏感器以及采集計算機；待飛行器進入預(yù)定軌道之后開始采集余度慣組數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)和星敏感器的數(shù)據(jù)；調(diào)姿復(fù)位步驟具體是：星敏感器繞軸轉(zhuǎn)動一定角度；觀測步驟具體是：進行觀星和GPS速度觀測；采集計算機使用標(biāo)準卡爾曼濾波器進行迭代計算求解，得出標(biāo)定結(jié)果，標(biāo)定結(jié)果包括陀螺零偏、標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差、加表零偏和星慣安裝誤差。應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案，余度慣組的全部可觀測誤差項一次性全都能被估計出來；標(biāo)定值的大小大于常值誤差項的90％以上，標(biāo)定結(jié)果正確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天航空技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航和星敏感器信息融合的飛行器用余度慣組在軌標(biāo)定方法。

背景技術(shù)

為了滿足飛行器上慣組長時間的可靠性、安全性及高準確度入軌的要求，采用余度慣組的制導(dǎo)方式將成為制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)通過陀螺儀和加速度計可以為載體提供連續(xù)、全面的導(dǎo)航信息，已廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域。但是，導(dǎo)航誤差會隨著時間的推移累積在該系統(tǒng)中。因此，可以將INS與其他導(dǎo)航手段集成在一起，來克服導(dǎo)航誤差隨時間的發(fā)散。天文導(dǎo)航是另一種完全自主的導(dǎo)航方式，其借助星敏感器來實現(xiàn)載體導(dǎo)航信息的獲取。星敏感器是一種高精度姿態(tài)測量裝置，利用光探測器收集空間中兩顆或更多顆恒星的視線，為慣性框架中的身體提供準確的姿態(tài)信息，具有無輻射、無干擾并且無漂移等優(yōu)點。

現(xiàn)有的飛行器上慣組標(biāo)定方法是借助衛(wèi)星導(dǎo)航和星敏感器融合信息來實現(xiàn)陀螺儀和加速度計誤差項的校準，然而只涉及到陀螺誤差項、冗余陀螺誤差項、常規(guī)慣組誤差項以及星敏感器安裝誤差，對于飛行器上余度慣組不能一次性標(biāo)定出包括星敏感器安裝誤差在內(nèi)的全部可觀測誤差項，在逐次標(biāo)定過程中各項器件漂移誤差會相互影響，降低導(dǎo)航精度。

針對目前的不足，設(shè)計一種能標(biāo)定陀螺零偏、標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差、加表零偏和星慣安裝誤差在內(nèi)的飛行器上余度慣組全部可觀測誤差項的方法具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航和星敏感器信息融合的飛行器用余度慣組在軌標(biāo)定方法，能標(biāo)定出陀螺零偏、標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差、加表零偏和星慣安裝誤差在內(nèi)的飛行器上余度慣組全部可觀測誤差項，為航天器組合導(dǎo)航系統(tǒng)高精度性能保持提供一種參考。具體技術(shù)方案如下：

一種在軌標(biāo)定方法，包括準備步驟、調(diào)姿復(fù)位步驟、觀測步驟以及靜態(tài)測漂步驟；

準備步驟具體是：連接余度慣組、電源、GPS、星敏感器以及采集計算機(連接各部件相互之間的線纜并檢查正確)；待飛行器進入預(yù)定軌道之后開始采集余度慣組數(shù)據(jù)、GPS數(shù)據(jù)和星敏感器的數(shù)據(jù)；進行調(diào)姿，滿足初始觀星要求；余度慣組為四軸余度慣組，包括X軸、Y軸和Z軸形成的正交軸以及冗余軸(r軸)，冗余軸與其它三個軸的夾角相同(即X軸與r軸之間的夾角、Y軸和r軸之間的夾角以及Z軸和r軸之間的夾角)；

調(diào)姿復(fù)位步驟具體是：星敏感器繞X軸、Y軸或Z軸轉(zhuǎn)動角度A，A為-180°至180°之間的任意角度；

觀測步驟具體是：進行觀星和GPS速度觀測；

靜態(tài)測漂步驟具體是：待飛行器無角運動時，測漂；

采集計算機使用標(biāo)準卡爾曼濾波器進行迭代計算求解，得出標(biāo)定結(jié)果，標(biāo)定結(jié)果包括陀螺零偏、標(biāo)度因數(shù)、安裝誤差、加表零偏和星慣安裝誤差。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，余度慣組安裝在飛行器的質(zhì)心，慣組上捷聯(lián)安裝有星敏感器，星敏感器的光軸與余度慣組的Y軸指向相同，同時飛行器上裝有GPS接收器，余度慣組和星敏感器隨飛行器飛行。