[發明專利]基于兩步Kalman濾波的星光導航方法及系統有效
| 申請號： | 202010967542.1 | 申請日： | 2020-09-15 |
| 公開（公告）號： | CN112179334B | 公開（公告）日： | 2023-03-14 |
| 發明（設計）人： | 林夏;林寶軍;劉迎春;白濤;武國強 | 申請（專利權）人： | 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心 |
| 主分類號： | G01C21/02 | 分類號： | G01C21/02;G01S19/42;G01S19/40 |
| 代理公司： | 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313 | 代理人： | 李鏑的 |
| 地址： | 201203 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 kalman 濾波 星光 導航 方法 系統 | ||
1.一種基于兩步Kalman濾波的星光導航方法，其特征在于，包括：
根據原始星光角距觀測信息和軌道預報信息，經Kalman濾波算法獲取初步衛星軌道信息；
根據所述初步衛星軌道信息，對地球敏感器地球扁率誤差進行修正，獲取精確地心矢量信息；
根據所述精確地心矢量信息，獲取精確星光角距觀測信息；
根據所述精確星光角距觀測信息和所述軌道預報信息，再次采用Kalman濾波算法獲取精度較高的衛星軌道信息。
2.如權利要求1所述的基于兩步Kalman濾波的星光導航方法，其特征在于，采用原始星光角距觀測信息計算初步衛星軌道信息包括：
采集星敏感器觀測單位恒星矢量結合星敏感器安裝矩陣Rbs，得到衛星本體坐標系下單位恒星矢量
采集地球敏感器觀測單位地心矢量結合地球敏感器安裝矩陣Rbe，得到衛星本體坐標系下單位地心矢量
利用所述衛星本體坐標系下單位恒星矢量及所述衛星本體坐標系下單位地心矢量構造所述原始星光角距觀測信息θ：
3.如權利要求1所述的基于兩步Kalman濾波的星光導航方法，其特征在于，根據所述初步衛星軌道信息，對地球敏感器地球扁率誤差進行修正，獲取精確地心矢量信息包括：
根據所述初步衛星軌道信息，計算地球敏感器掃入地球點位置坐標Pin及掃出地球點位置坐標Pout；
根據所述地球敏感器掃入地球點位置坐標Pin及掃出地球點位置坐標Pout，修正地球敏感器掃入天底角ηin及掃出天底角ηout；
根據地球敏感器敏感地平模型結合修正后的掃入天底角ηin及掃出天底角ηout獲得敏感器坐標系下精確單位地心矢量
4.如權利要求3所述的基于兩步Kalman濾波的星光導航方法，其特征在于，根據所述衛星初步軌道信息，計算地球敏感器掃入地球點位置坐標Pin及掃出地球點位置坐標Pout包括：
基于公式(4)計算掃入地球點位置坐標Pin及掃出地球點位置坐標Pout：
式中，Pin/out為地球敏感器掃入掃出地球點位置坐標，S和O分別為衛星及地心位置坐標；
OPin/out為掃入掃出地球點慣性坐標系位置向量，SPin/out為慣性坐標系下衛星到掃入掃出地球點的向量，為其單位向量表示；
D＝diag(1,1,1/(1-e)2)，Ys為地球敏感器掃描軸在敏感器坐標系的單位向量表示；
基于公式(5)計算慣性坐標系到地球敏感器坐標系轉換矩陣Rei：
Rei＝(Rbe)T·Rbs·Rsi (5)
式中，Rsi為慣性坐標系到星敏坐標系的轉換矩陣，通過星敏感器實時輸出慣性系四元數信息轉換得到。
5.如權利要求3所述的基于兩步Kalman濾波的星光導航方法，其特征在于，根據所述地球敏感器掃入地球點位置坐標Pin及掃出地球點位置坐標Pout，修正地球敏感器掃入天底角ηin及掃出天底角ηout，包括：
將掃入掃出地球點慣性坐標位置向量模值|OPin/out|及衛星慣性系位置向量r代入式(6)，天底角ηin，ηout中的地球扁率誤差可被相應修正；
。
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