[發明專利]一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法

有效

• 申請號: 202211274073.0
• 申請日: 2022-10-18
• 公開（公告）號: CN115512239B
• 公開（公告）日: 2023-10-03
• 發明（設計）人: 鄭守住;柳思聰;馬小龍;葉真;趙菲;龍騰飛;江威;張建霞;陳思明;陳紹杰
• 申請（專利權）人: 閩江學院
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/24;G06V10/80;G06F17/11;G06F17/18
• 代理公司: 成都正德明志知識產權代理有限公司 51360
• 代理人: 陳瑤

1.一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據衛星平臺多臺星敏感器的姿態觀測信息，獲取各星敏感器坐標信息在慣性系和本體系下的矢量坐標；

S2、根據各星敏感器矢量坐標在慣性系和本體系的轉換關系，構建星敏觀測方程；

S3、根據星敏觀測方程構建最小二乘平差模型；

S4、求解最小二乘平差模型，得到觀測值改正數與單位權方差的關系模型；

S5、根據觀測值改正數與單位權方差的關系模型構建Helmert方差分量估計模型；

S6、判斷Helmert方差分量估計模型是否存在負方差，若是則進入步驟S7，否則進入步驟S8；

S7、對Helmert方差分量估計模型進行動態二次規劃；

S8、判斷各單位權方差是否都小于設定閾值，若是則輸出多星敏感器姿態融合結果，否則進入步驟S9；

S9、對最小二乘平差模型進行重定權，返回步驟S4。

2.根據權利要求1所述的衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，其特征在于，所述步驟S2中構建的星敏觀測方程為：

其中V_iICS表示第i臺星敏感器在慣性系下的矢量坐標，V_iBody表示第i臺星敏感器在本體系下的矢量坐標，v_3×1表示星敏感器觀測軸的觀測誤差，表示本體系到慣性系的旋轉矩陣，表示姿態四元素的標量部分，和表示姿態四元素的矢量部分，i＝1,2,...,n。

3.根據權利要求2所述的衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，其特征在于，所述步驟S3包括以下分步驟：

S31、將星敏觀測方程進行泰勒級數展開至一次項，得到：

其中Q₀＝[q₀₀ q₀₁ q₀₂ q₀₃]表示待求姿態四元素的初值，q₀表示待求姿態四元素的標量部分，q₁、q₂和q₃表示待求姿態四元素的矢量部分，dq₀表示待求姿態四元素標量部分的改正值，dq₁、dq₂和dq₃表示待求姿態四元素矢量部分的改正值；

S32、將步驟S31中展開的公式改寫為矩陣形式，得到最小二乘平差模型：

V＝BX-L

其中V＝[v_i1 v_i2 v_i3]^T表示觀測值的改正數，v_i1表示第i個星敏感器的x軸觀測值，v_i2表示第i個星敏感器的y軸觀測值，v_i3表示第i個星敏感器的z軸觀測值，表示誤差方程的常數項，表示待求姿態四元素改正值的系數陣，X＝[dq₀ dq₁ dq₂ dq₃]^T表示待求姿態四元素改正值的矩陣。

4.根據權利要求3所述的衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，其特征在于，所述步驟S4包括以下分步驟：

S41、求解最小二乘平差模型，得到：

X＝N^-1W

其中N表示法方程的系數矩陣，W表示法方程的常數項矩陣，N_i表示法方程中第i類觀測值的系數矩陣，W_i表示法方程中第i類觀測值的常數項矩陣，B_i表示第i類觀測值參數的系數陣，P_i表示第i類觀測值的權陣，L_i表示誤差方程第i類觀測值的常數項；

S42、將求解結果代入最小二乘平差模型，得到觀測值改正數與單位權方差的關系模型：

其中E(·)表示數學期望，V_i表示第i類觀測值的改正數，表示第i類觀測值的單位權方差，tr(·)表示矩陣的跡，n_i表示第i類觀測值的個數。