[發(fā)明專利]一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法

有效

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• 申請日: 2020-02-21
• 公開（公告）號: CN111220179B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張玉花;肖東東;操宏磊;張超;施桂國;陳紓
• 申請（專利權(quán)）人: 上海航天控制技術(shù)研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 李晶堯

本發(fā)明涉及一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，屬于火星環(huán)繞器光學導航敏感器慣性基準對準技術(shù)領(lǐng)域；步驟一、當存在正常工作的星敏感器時，進入步驟二；否則退出標定流程；步驟二、當星敏感器處于姿態(tài)測量模式時，進入步驟三；否則切換至姿態(tài)測量模式，進入步驟三；步驟三、計算各星敏感器與光學導航敏感器的姿態(tài)差x_k；k為星敏感器序號；步驟四、采用標定算法，得到各星敏感器的標定姿態(tài)差y_k；步驟五、當該星敏感器的標定姿態(tài)差y_k完成標定，結(jié)束該星敏感器與光學導航敏感器的姿態(tài)差標定工作；否則對該星敏感器繼續(xù)進行姿態(tài)差標定；本發(fā)明避開了安裝測量誤差以及熱變形誤差等誤差源，提高了光學導航敏感器的在軌對準精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于火星環(huán)繞器光學導航敏感器慣性基準對準技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法。

背景技術(shù)

火星環(huán)繞器在進行光學自主導航的過程中，需要知道光學導航敏感器相對于慣性系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，以進行導航信息的預處理。

現(xiàn)有技術(shù)均是通過星敏感器的測量四元數(shù)，計算出火星環(huán)繞器相對于慣性系的姿態(tài)四元數(shù)，然后通過光學導航敏感器相對于火星環(huán)繞器的安裝矩陣，進而求解出光學導航敏感器相對于慣性系的姿態(tài)四元數(shù)，這種方法需要精確知道星敏感器和光學導航敏感器的姿態(tài)四元數(shù)，然而受安裝測量精度以及熱變形等外部因素的影響，不可能得到精確的星敏感器以及光學導航敏感器的安裝矩陣。此外，星敏感器輸出姿態(tài)的曝光時刻與光學導航敏感器測量的曝光時刻不可能完全同步，因此，需要研究一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，以規(guī)避外部環(huán)境因素及曝光時差導致的姿態(tài)和導航誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，避開了安裝測量誤差以及熱變形誤差等誤差源，提高了光學導航敏感器的在軌對準精度。

本發(fā)明解決技術(shù)的方案是：

一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，包括如下步驟：

步驟一、啟動標定流程，判斷當前周期T是否存在正常工作的星敏感器；當存在正常工作的星敏感器時，進入步驟二；否則退出標定流程；

步驟二、判斷 正常工作的星敏感器是否處于對火星探測器的姿態(tài)測量模式，當星敏感器處于對火星探測器的姿態(tài)測量模式時，進入步驟三；否則將正常工作的星敏感器切換至對火星探測器的姿態(tài)測量模式，進入步驟三；

步驟三、計算各星敏感器與火星探測器中的光學導航敏感器的姿態(tài)差x_k；k 為星敏感器序號；

步驟四、采用標定算法，對各星敏感器與光學導航敏感器的姿態(tài)差進行標定，得到各星敏感器的標定姿態(tài)差y_k；

步驟五、判斷各星敏感器的標定姿態(tài)差y_k是否完成標定；當該星敏感器的標定姿態(tài)差y_k完成標定，結(jié)束該星敏感器與光學導航敏感器的姿態(tài)差標定工作；否則對該星敏感器繼續(xù)進行姿態(tài)差標定。

在上述的一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，所述步驟一中，判斷星敏感器是否正常工作的方法為：

當該星敏感器的星敏基準模值為0.9-1.1時，認為該星敏感器正常工作；否則認為星敏感器為非正常工作。

在上述的一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，所述步驟三中，姿態(tài)差x_k的計算方法為：

分別求各星敏感器到光學導航敏感器的姿態(tài)四元數(shù)，即為各星敏感器與光學導航敏感器的姿態(tài)差。

在上述的一種光學導航敏感器的慣性基準時空精確對準方法，所述姿態(tài)差包括4個姿態(tài)分量。