[發明專利]一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法

在審

• 申請號: 202211714550.0
• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN116007657A
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 邵志杰;劉笑;孟其琛;郭正勇;戴維宗;豐保民;黃業平;沈慶豐
• 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;G06T7/80
• 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;張靜潔

1.一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、采用天基小視場相機和星敏同時曝光掃描期望恒星所在天區，獲取小視場相機拍攝的期望恒星星圖和星敏測量坐標系下的衛星慣性四元數；

S2、星敏分別根據天基小視場相機與星敏的測量信息計算恒星在星敏測量坐標系和天基小視場相機測量坐標系中的恒星矢量坐標；

S3、通過最優估計算法計算天基小視場相機和星敏的測量偏差角的估計值；

S4、設置步驟S3估計算法的限制條件，包括對所述估計值限幅以及對估計算法計時。

2.如權利要求1所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，所述步驟S1進一步包括以下步驟：

S11、利用衛星任意慣性空間的指向能力，使衛星上的天基小視場相機的光軸指向轉至空間內的期望恒星，期間，使衛星三軸姿態進行定速定角度范圍的掃描，帶動天基小視場相機光軸以所述期望恒星為中心進行“十”字軌跡掃描，通過小視場相機的測量信息，實時獲取期望恒星圖像；

S12、在天基小視場相機拍攝掃描期望恒星時，星敏同步曝光自身視場對應的天區，并獲取此時星敏測量坐標系下的衛星慣性四元數q_is。

3.如權利要求2所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，星敏將內部曝光信號實時發送給天基小視場相機，使兩者下降沿同步。

4.如權利要求3所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

天基小視場相機將圖像信息實時傳遞給星敏，星敏加載天基小視場相機的光學系統參數后，通過恒星識別算法識別圖像，同時給出圖像中的恒星分別在星敏測量坐標系和天基小視場相機測量坐標系中的恒星矢量坐標。

5.如權利要求4所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，天基小視場相機和星敏之間設置有高速通信接口。

6.如權利要求4所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，

其特征在于，恒星在星敏測量坐標系中的恒星矢量坐標為：其中為星敏星庫中存儲的慣性系下的恒星矢量，A_is可通過星敏的測量信息q_is計算得到；

恒星在天基小視場相機測量坐標系中的恒星矢量坐標可直接由星敏使用成熟的恒星識別算法提取天基小視場相機拍攝的恒星圖像得到，

7.如權利要求6所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，所述步驟S3進一步包括以下步驟：

S31、建立與星敏測量平面垂直的參考平面，該參考平面的基矢量為H(k)；

S32、建立觀測量

S33、計算小視場相機與星敏的測量基準偏差角度

其中為小視場相機與星敏的測量滾動偏差角，Δθ(k)為小視場相機與星敏的測量滾動俯仰角，Δψ(k)為小視場相機與星敏的測量偏航偏差角。

8.如權利要求7所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，

其中

其中，Fai(k)＝H^T(k)·H(k)+Fai(k-1)，Fai(0)＝zeros(3,3)，Y(0)＝[0?0?0]^T，Fai^-1(k)為矩陣Fai(k)的逆矩陣。

9.如權利要求1所述的一種小視場相機與星敏測量基準同步的天文標定方法，其特征在于，所述步驟S4具體為：對天基小視場相機和星敏的測量偏差角的估計值進行限幅處理，幅值為0.1/57.3rad；對步驟S3的估計算法設置計數器，當該最優估計算法開啟時，使計數器開始計時，計數50s后，取該最優估計算法的輸出值作為小視場相機與星敏的測量基準偏差角度，此時退出該算法并將計數器清零。