[發(fā)明專利]基于多維差異化誤差特性分布的雙星敏加權(quán)姿態(tài)確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010322627.4
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111637879B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王晉鵬;陳超;陸棟寧;謝鳴宇;雷擁軍
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張歡

本發(fā)明提供一種基于多維差異化誤差特性分布的雙星敏加權(quán)姿態(tài)確定方法，將其它星敏感器的輸出轉(zhuǎn)換至目標(biāo)星敏感器的坐標(biāo)系后，明確得到新坐標(biāo)下的二軸誤差特性，并根據(jù)三維空間中矢量在二軸上的差異化誤差特性進行加權(quán)得到更高精度的輸出信息。本發(fā)明的方法可以將多個星敏感器的輸出信息進行深度融合。在不同星敏感器構(gòu)型下可以降低星敏感器輸出的高頻誤差，不同程度地提高單個星敏感器的等效輸出精度。通過分析星敏的測量誤差，可以根據(jù)不同星敏的光軸/橫軸的差異化誤差特性，得到最優(yōu)的加權(quán)系數(shù)，從而使加權(quán)后測量誤差優(yōu)于任何單個星敏單次測量的測量誤差。本發(fā)明的方法定姿精度高，計算簡單，工程實現(xiàn)容易。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天器的姿態(tài)確定領(lǐng)域，涉及雙星敏定姿下的姿態(tài)確定方法。

背景技術(shù)

星敏感器是航天器控制分系統(tǒng)進行姿態(tài)確定時最常使用的敏感器。星敏感器具有精度高，能直接確定慣性指向的特點。星敏感器輸出精度可分為光軸精度與橫軸精度，光軸精度通常為橫軸精度的5～10倍。

在現(xiàn)有姿態(tài)確定算法中通常直接使用兩個星敏感器的光軸進行雙矢量的姿態(tài)確定，橫軸的精度信息未加以利用，在光軸夾角越小時，橫軸的誤差將被放大得越大，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出星敏自身的橫軸誤差。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中有對于二維平面內(nèi)的矢量進行加權(quán)處理方法，而星敏感器的姿態(tài)輸出位于三維空間內(nèi)，且單個矢量在與之該矢量垂直的平面內(nèi)兩個方向上的誤差特性不同，因此傳統(tǒng)的矢量加權(quán)方法無法適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：提供了一種基于多維差異化誤差特性分布的雙星敏加權(quán)姿態(tài)確定方法，將多個星敏感器的輸出信息進行深度融合，在不同星敏感器構(gòu)型下可以降低星敏感器輸出的高頻誤差，不同程度地提高單個星敏感器的等效輸出精度。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種基于多維差異化誤差特性分布的雙星敏加權(quán)定姿方法，包括如下步驟：

(1)測量得到星敏感器STS₁和星敏感器STS₂各自的光軸誤差或橫軸誤差，其中，星敏感器橫軸誤差為光軸誤差的k倍；

(2)由安裝布局得到星敏感器STS₁到星敏感器STS₂的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣C和對應(yīng)的歐拉角θ,ψ；

(3)使用2個星敏感器同時對星空成像，得到同一時刻各自的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)；

其中，星敏感器STS₁得到的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)用表示；星敏感器STS₂得到的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)用表示；

(4)根據(jù)步驟(2)中的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣C及步驟(3)中測量得到的星敏感器STS₁的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)，將星敏感器STS₁的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)通過姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣C轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后的星敏感器STS₂的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)

(5)由星敏感器橫軸與光軸誤差倍數(shù)k和姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣對應(yīng)的歐拉角θ,ψ，求得加權(quán)系數(shù)p₁,p₂,p₃；

(6)由和構(gòu)建新的加權(quán)輸出

(7)根據(jù)步驟(2)的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣及步驟(3)中測量得到2個星敏感器的測量數(shù)據(jù)，將星敏感器STS₂的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)通過姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣C^-1轉(zhuǎn)換，得到轉(zhuǎn)換后的星敏感器STS₁的三軸姿態(tài)測量數(shù)據(jù)

(8)由星敏感器橫軸與光軸誤差倍數(shù)k和姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣對應(yīng)的歐拉角θ,ψ，求取得到另一組加權(quán)系數(shù)p'₁,p'₂,p'₃；