一種星敏感器安裝誤差矩陣與導(dǎo)航系統(tǒng)星地聯(lián)合標(biāo)定與校正的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及星敏感器安裝誤差矩陣與導(dǎo)航系統(tǒng)星地聯(lián)合標(biāo)定與校正的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，以星敏感器為代表的星光天文導(dǎo)航系統(tǒng)以其隱蔽性好、精度高、無姿態(tài)累 積誤差等特點(diǎn)，在航空、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。星敏感器作為高精度天文敏感器， 本身測量精度可達(dá)角秒級。
[0003] 星敏感器在衛(wèi)星上進(jìn)行應(yīng)用的時候，由于空間環(huán)境等因素的影響，其測量值當(dāng)中 伴隨著一些誤差，其中影響較大的一種為安裝矩陣誤差，其可以達(dá)到角分級，甚至角度級。 安裝矩陣誤差主要是由于衛(wèi)星在發(fā)射的過程以及在常年累月的太空運(yùn)行過程中衛(wèi)星振動 以及太空環(huán)境等因素影響，使得星敏感器安裝矩陣發(fā)生改變，從而造成實(shí)際安裝矩陣與地 面上標(biāo)定的安裝矩陣不相同，導(dǎo)致安裝矩陣存在誤差。安裝矩陣誤差的存在降低了星敏感 器的測量精度，影響衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)的精度。導(dǎo)致星敏感器安裝矩陣因?yàn)樾l(wèi) 星振動及太空環(huán)境等一系列因素造成的星敏感器安裝矩陣存在安裝誤差的缺陷
[0004] 目前，對星敏感器的標(biāo)定方法一般都是采用星上部件來進(jìn)行校正，例如利用星上 自帶的陀螺來進(jìn)行標(biāo)定，利用星上所攜帶的路標(biāo)敏感器來進(jìn)行標(biāo)定，然而這樣不可避免的 存在與星敏感器相同的一些問題，即衛(wèi)星發(fā)射過程以及在常年累月的太空運(yùn)行過程中衛(wèi)星 振動以及太空環(huán)境等因素影響造成的安裝矩陣誤差，這些因素同樣會很大程度降低它們自 身的測量精度，導(dǎo)致星敏感器標(biāo)定方法不能完成對星敏感器的安裝矩陣誤差的標(biāo)定，另外， 現(xiàn)有的標(biāo)定方法不能對星敏感器安裝矩陣誤差和導(dǎo)航系統(tǒng)誤差一起標(biāo)定，然而衛(wèi)星自主導(dǎo) 航系統(tǒng)采用星敏感器來進(jìn)行軌道信息測量的，由于星敏感器的安裝誤差帶來的測量誤差必 然同樣反映到軌道信息測量當(dāng)中，導(dǎo)航信息提供軌道信息必然也存在較大的誤差，需要進(jìn) 行標(biāo)定和校正，因而現(xiàn)有的標(biāo)定方法存在一定的缺陷，導(dǎo)致不能定期對星敏感器安裝矩陣 和導(dǎo)航系統(tǒng)偏差進(jìn)行標(biāo)定和校正。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有星敏感器標(biāo)定方法不能完成對星敏感器的安裝矩 陣誤差的標(biāo)定，以及不能定期對星敏感器安裝矩陣和導(dǎo)航系統(tǒng)偏差進(jìn)行標(biāo)定和校正的問 題，而提出了一種星敏感器安裝誤差矩陣與導(dǎo)航系統(tǒng)星地聯(lián)合標(biāo)定與校正的方法。
[0006] 上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 步驟一：在衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡下的固定空間坐標(biāo)上建立M個地面測量接收站，衛(wèi)星 向M個建立好的地面測量接收站發(fā)射激光信息，激光信息包括衛(wèi)星姿態(tài)信息Θ t m和軌道參 數(shù)信息Xt^數(shù)據(jù)，M為正整數(shù)；
[0008] 步驟二：地面測量接收站利用精度高于星敏感器精度的光學(xué)測量設(shè)備對步驟一中 的衛(wèi)星姿態(tài)信息Θ t m和軌道參數(shù)信息X t m進(jìn)行測量，得到地面測量接收站測量到的衛(wèi)星姿 態(tài)信息Θ t，m和地面測量接收站測量到的軌道參數(shù)信息X t，m，并建立衛(wèi)星姿態(tài)信息測量模型 和軌道參數(shù)信息測量模型；
[0009] 步驟三：利用多矢量定姿方法結(jié)合步驟二中得到的衛(wèi)星姿態(tài)信息測量模型，計算 出由地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值;利用衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型，結(jié)合濾 波方法計算出由地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值義^將由地面測量接收站確 定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值L和由地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值尤#進(jìn)行存 儲；
[0010] 步驟四：衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)利用星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息St n、衛(wèi)星姿態(tài) 運(yùn)動學(xué)、衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型和濾波方法計算出星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息的估計值 i，并進(jìn)行存儲；
[0011] 衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)利用星敏感器測量到的軌道參數(shù)信息Xt,n、軌道動力學(xué)模型和 濾波方法計算出星敏感器測量到的軌道參數(shù)信息的估計值束 n，并進(jìn)行存儲；
[0012] 步驟五：對步驟三中的由地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值L和 由地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值求取算術(shù)平均值，即：
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種星敏感器安裝誤差矩陣與導(dǎo)航系統(tǒng)星地聯(lián)合標(biāo)定與校正的方法，其特征在于， 一種星敏感器安裝誤差矩陣與導(dǎo)航系統(tǒng)星地聯(lián)合標(biāo)定與校正的方法具體是按照W下步驟 進(jìn)行的： 步驟一：在衛(wèi)星星下點(diǎn)軌跡下的固定空間坐標(biāo)上建立M個地面測量接收站，衛(wèi)星向M個 建立好的地面測量接收站發(fā)射激光信息，激光信息包括衛(wèi)星姿態(tài)信息0 和軌道參數(shù)信息 Xt,m數(shù)據(jù)，M為正整數(shù)； 步驟二：地面測量接收站對步驟一中的衛(wèi)星姿態(tài)信息和軌道參數(shù)信息進(jìn)行測 量，得到地面測量接收站測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息0 和地面測量接收站測量到的軌道參數(shù) 信息\m，并建立衛(wèi)星姿態(tài)信息測量模型和軌道參數(shù)信息測量模型； 步驟利用多矢量定姿方法結(jié)合步驟二中得到的衛(wèi)星姿態(tài)信息測量模型，計算出由 地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值馬利用衛(wèi)星軌道動力學(xué)模型，結(jié)合濾波方法 計算出由地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值本將由地面測量接收站確定的衛(wèi) 星姿態(tài)信息估計值今m和由地面測量接收站確定軌道參數(shù)信息估計值泉"進(jìn)行存儲； 步驟四：衛(wèi)星姿態(tài)確定系統(tǒng)利用星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息目t,。、衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動 學(xué)、衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型和濾波方法計算出星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息的估計值是。， 并進(jìn)行存儲； 衛(wèi)星自主導(dǎo)航系統(tǒng)利用星敏感器測量到的軌道參數(shù)信息\。、軌道動力學(xué)模型和濾波 方法計算出星敏感器測量到的軌道參數(shù)信息的估計值支,。，并進(jìn)行存儲； 步驟五：對步驟=中的由地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值馬, 和由地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值式。求取算術(shù)平均值，即；
消除系統(tǒng)隨機(jī)測量誤差； 其中，所述武為地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值；么為地 面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值的算術(shù)平均值； 對步驟四中星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息的估計值I,。和星敏感器測量到的軌道參 數(shù)信息估計值f求取算術(shù)平均值，即；
消除系統(tǒng)隨機(jī)測量誤 差； 其中，所述為星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值；玄,,為星敏感器 測量到的軌道參數(shù)信息估計值的算術(shù)平均值； 步驟六；建立星敏感器實(shí)際的姿態(tài)安裝矩陣和軌道參數(shù)信息校正模型； 步驟走；將步驟五中得到的地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值 i和地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值的算術(shù)平均值足,發(fā)送給衛(wèi)星， 衛(wèi)星將步驟五中得到的星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值I：與步 驟五中得到的地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值每作差，即； 姿態(tài)誤差角信息A0為：谷m; 衛(wèi)星將步驟五中得到的星敏感器測量到的軌道參數(shù)信息估計值的算術(shù)平均值支。與步 驟五中得到的地面測量接收站確定的軌道參數(shù)信息估計值的算術(shù)平均值衣作差，即； 軌道參數(shù)誤差信息AX為；AX=支。一去; 利用步驟五中地面測量接收站確定的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值咬，、步驟五中 星敏感器測量到的衛(wèi)星姿態(tài)信息估計值的算術(shù)平均值C和星敏感器實(shí)際的姿態(tài)安裝矩陣 7；';r/=巧7;胃，確定姿態(tài)誤差角信息A0的正負(fù)方向； 步驟八；將步驟走得到的具有正負(fù)方向的姿態(tài)誤差角信息A0和軌道參數(shù)誤差信息AX代入星敏感器誤差安裝矩陣巧步驟六中的軌道參數(shù)信息校正模型，對步驟六中的星 敏感器安裝