[發明專利]一種基于恒星定位的空間目標光學探測引導方法

在審

• 申請號: 202211714349.2
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115855115A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 劉冰;潘迪;石峰源;葉宋杭;馬有為
• 申請（專利權）人: 上海航天控制技術研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C21/02
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張雙紅

本發明提供了一種基于恒星定位的空間目標光學探測引導方法，包含以下步驟：步驟一、跟瞄相機拍攝星圖，并傳至測試設備；步驟二、記錄星敏感器輸出姿態四元數，測試設備從星圖提取星點；步驟三、根據星敏感器姿態四元數和星敏感器與跟瞄相機的理論安裝四元數進行星點投影，得到星敏感器和跟瞄相機標定安裝四元數，校正跟瞄相機的指向偏差；步驟四、將標定安裝四元數上傳給電子線路盒，電子線路盒根據星敏感器姿態計算跟瞄相機指向天區并在視場內有星時開波門并提取星點，計算星點的恒星矢量，完成天文標定功能地面驗證。本發明解決了小視場跟瞄相機找星的難題，基于恒星定位校準了跟瞄相機的指向偏差。

技術領域

本發明提出一種基于恒星定位的空間目標光學探測引導方法，主要恒星姿態敏感器和跟瞄相機在軌天文標定的地面驗證。

背景技術

星敏感器是一種高精度、快相應、高可靠和長壽命的姿態敏感器，作為衛星定姿重要部件。小視場跟瞄相機是一種用于空間合作目標或非合作目標追蹤和跟瞄的相機，為衛星載荷提供指向信息。為完成在軌星敏感器和跟瞄相機的天文標定，星敏感器與跟瞄相機之間安裝四元數在地面進行光學精密測量，但由于火箭發射過程中的振動以及在軌重力釋放等因素的影響，星敏感器與跟瞄相機之間在軌實際的安裝四元數與地面精測值存在一定的偏差；且由于在軌溫度變化導致衛星艙板、安裝平臺等熱變形的影響，其安裝四元數也會產生一定程度的變化，因此保證整星任務的順利執行，需要在軌靠星敏引導標定星敏感器與跟瞄相機的安裝關系，校準跟瞄相機的指向偏差。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于恒星定位的空間目標光學探測引導方法，實現恒星敏感器與跟瞄相機的聯合天文標定的地面驗證。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案，其步驟如下：

步驟一、跟瞄相機拍攝星圖，并傳至測試設備；

步驟二、記錄星敏感器輸出姿態四元數，測試設備從星圖提取星點；

步驟三、根據星敏感器姿態四元數和星敏感器與跟瞄相機的理論安裝四元數進行星點投影，得到星敏感器和跟瞄相機標定安裝四元數，校正跟瞄相機的指向偏差；

步驟四、將標定安裝四元數上傳給電子線路盒，電子線路盒根據星敏感器姿態計算跟瞄相機指向天區并在視場內有星時開波門并提取星點，計算星點的恒星矢量，完成天文標定功能地面驗證。

進一步地，星敏感器視場內有不小于五顆恒星。

進一步地，所述跟瞄相機與星敏感器分別配套有第一多星模擬器、第二多星模擬器，二者的星模擬器聯動設置，即星敏感器配套的第二多星模擬器驅動四元數變化時跟瞄相機配套的第一多星模擬器驅動四元數隨之變化。

進一步地，第一多星模擬器與跟瞄相機的理論安裝四元數和第二多星模擬器與星敏感器的理論安裝四元數一致。

進一步地，慣性系到跟瞄相機系的安裝四元數Q，將安裝四元數轉化為安裝矩陣A，恒星在星表中的標準矢量R，則該恒星在相機像平面上的成像位置為：

/

其中，f為跟瞄相機的鏡頭焦距，(x₀,y₀)為主點坐標；假設繞X軸旋轉α弧度，繞Y軸旋轉β弧度，繞Z軸旋轉γ弧度，轉序為123轉序；已知星敏感器測量系到跟瞄相機測量系的安裝四元數Q_xg，將跟瞄相機測量系做三軸旋轉，根據以下旋轉公式，以投影星點與實測星點距離使用最速下降法得到星敏感器測量系和跟瞄相機測量系標定安裝四元數；