双星敏感器联合确定载体姿态方法

摘要

本发明涉及一种双星敏感器联合确定船体姿态的方法，属于天文导航领域。方法包括以下步骤：一是星敏感器基于恒星参考矢量的蒙气差修正方法，即通过修正恒星参考矢量实现蒙气差的修正；二是基于联合双星敏感器恒星观测矢量的船体姿态确定方法，即将双星敏感器两个视场中每颗可识别恒星的观测矢量联合为观测矢量矩阵，最终与对应的恒星参考矢量矩阵完成船体姿态解算。本发明在简化星敏感器蒙气差修正算法的基础上，同时提高双星敏感器获取船体姿态的能力。主要内容涉及基于恒星参考矢量的蒙气差修正方法和基于联合双星敏感器恒星观测矢量的船体姿态确定方法两个方面。

主权项

一种双星敏感器联合确定载体姿态方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：步骤一、基于恒星参考矢量的蒙气差修正1、将恒星S_i在J2000.0坐标系的单位参考矢量V_i，转换到船体地平坐标系，转换后的单位矢量记为V_DPi，V_i转换到V_DPi的转换关系为：式(1)中，La、Lo分别为观测点的地理纬度和经度，x_p、y_p分别为极移参数，GAST为格林尼治真恒星时，ε_A为平黄赤交角，ΔΨ、Δε分别为黄经章动和交角章动，Z_A、θ_A和ξ_A为赤道岁差参数；2、计算恒星的地平方位角A_DPi和地平仰角E_DPi根据式（1）计算得到V_DPi表示为[x_DPi y_DPi z_DPi]^T，V_DPi的地平方位角A_DPi、E_DPi与x_DPi、y_DPi、z_DPi有以下关系：3、根据地平仰角对V_DPi进行蒙气差修正，得到蒙气差修正后的参考单位矢量V'_DPi其中：，ρ即为蒙气差修正量，，其中A、B的计算公式分别为：式中，t温度为（℃）、P为气压（hpa），ρ₀计算公式为：当E_DPi>45°时，a为1；当14°≤E_DPi≤45°时，a计算公式如下为：；步骤二、基于联合双星敏感器观测矢量的船体姿态确定1、采用如下公式将星敏感器观测矢量转换到船体甲板系（4）其中，R_S1^b、R_S2^b分别为星敏感器1、星敏感器2的安装矩阵，W₁、W₂分别为星敏感器1、星敏感器2的观测矢量矩阵；2、将星敏感器参考矢量转换到船体地平系将星敏感器1、星敏感器2识别恒星的参考矢量矩阵V₁、V₂，转换到船体地平系并分别经公式（1）、（2）、（3）的蒙气差修正重组后得到参考矢量分别为V₁'、V₂'；3、组成联合观测和参考矢量矩阵解算船体姿态角将星敏感器1、星敏感器2相对船体甲板系的观测矢量矩阵W_b1、W_b2，组成联合观测矢量矩阵W_b，将V₁'、V₂'在船体地平系下的参考矢量矩阵，组成联合参考矢量矩阵V_DP'，根据式（5）得到船体甲板系到船体地平系的姿态转换矩阵，最后根据式（6）得到船体姿态角，其中，为姿态矩阵R^b_DP中的第i行、第j列元素，K为航向角、θ为纵摇角、Ψ为横摇角，航向K需要进行象限判断。