[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

本發明公開了一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，首先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，并構建星敏觀測方程，再根據星敏觀測方程構建最小二乘平差模型并進行解算，然后利用Helmert方差分量估計方法進一步自適應定權調整修正，并采用動態二次規劃解決Helmert負方差問題，最后當所有姿態信息的單位權方差滿足近似相等條件時，輸出多星敏感器姿態融合結果。本發明充分利用高分辨率衛星平臺搭載的多星敏感器姿態觀測信息，提高了星敏感器姿態的融合精度，為后續星敏感器與其他姿態傳感器的融合提供更為可靠的觀測信息。

技術領域

本發明屬于衛星姿態融合技術領域，具體涉及一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法的設計。

背景技術

高分辨率衛星姿態精度是影響衛星對地觀測精度的重要因素。高分辨率衛星在軌運行工作時，受各類因素影響，使得星敏感器輸出姿態存在著誤差。若星敏感器輸出姿態未經過處理將會影響后續星敏感器與其他姿態傳感器姿態融合的精度。然而在軌衛星往往搭載多臺星敏感器，具備多余觀測條件，因此研究多星敏感器有效融合以充分提高星敏感器輸出姿態精度為后續星敏感器與其他姿態傳感器充分融合具有重要的意義。

目前，高分辨率衛星姿態研究主要集中于衛星平臺星敏感器與其他姿態傳感器的融合研究。然而衛星平臺上往往搭載多臺星敏感器，具有多余觀測信息特點，現有研究針對星敏感器的多余觀測信息融合研究較少。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術針對星敏感器的多余觀測信息融合研究較少的問題，提出了一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，充分利用高分辨率衛星平臺搭載的多星敏感器姿態觀測信息，提高星敏感器姿態的融合精度，為后續星敏感器與其他姿態傳感器的融合提供更為可靠的觀測信息。

本發明的技術方案為：一種衛星平臺多星敏感器姿態自適應融合方法，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。

進一步地，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。

進一步地，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：