一种飞行器星敏感器与捷联惯组安装误差的测量方法

摘要

本发明公开了一种飞行器星敏感器与捷联惯组安装误差的测量方法，方法包括以下步骤：S1、建立中间转换坐标系O_mX_mY_mZ_m，其原点与惯组坐标系原点重合，O_mX_mY_m平面位于当地水平面内，O_mX_m轴方向沿飞行器纵向方向，O_mY_m轴方向与捷联惯组棱镜准直；S2、计算捷联惯组在中间转换坐标系下的姿态矩阵；S3、计算星敏感器测量坐标系在中间转换坐标系中的姿态矩阵；S4、解算星敏感器测量坐标系在捷联惯组坐标系下的转换矩阵，确定星敏感器测量坐标系上各轴与捷联惯组坐标系各轴的投影关系，获得星敏感器与捷联惯组的安装误差。本发明方便快捷，准确度高，可在室内进行快速的星敏感器与惯组安装误差测量。

主权项

一种飞行器星敏感器与捷联惯组安装误差的测量方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、建立中间转换坐标系O_mX_mY_mZ_m，所述中间转换坐标系O_mX_mY_mZ_m原点O_m与惯组坐标系O_tX_tY_tZ_t原点O_t重合，O_mX_mY_m平面位于当地水平面内，O_mX_m轴方向沿飞行器纵向方向，O_mY_m轴方向通过第一经纬仪与捷联惯组棱镜准直，根据右手法则确定O_mZ_m轴方向；S2、计算捷联惯组在中间转换坐标系下O₁的姿态矩阵$\begin{array}{c}{C}_b^t=\\ \left[\begin{array}{ccc}cos\psi cos\theta +\sin \psi \sin \theta \sin \phi & -cos\phi \sin \psi & \sin \theta \cos \psi -cos\theta \sin \psi \sin \phi \\ cos\theta \sin \psi -\sin \phi \sin \theta \cos \psi & \cos \psi \cos \phi & \sin \theta \sin \psi +cos\psi \sin \phi \cos \theta \\ -\sin \theta \cos \phi & -\sin \phi & cos\phi \cos \theta \end{array}\right],\end{array}$其中，θ，Φ，分别为惯组坐标系下的俯仰角、滚动角和偏航角；偏航角$\psi =0,\left\{\begin{array}{c}\theta =\arcsin \left(\frac{-f_x^b}{g}\right)\\ \phi =\arcsin \left(\frac{-f_y^b}{g\cos \theta }\right)\end{array}\right.,$其中为飞行器坐标系中的加速度矢量在x、y轴的分量，g为重力加速度；S3、采集第二经纬仪模拟的星矢量O_mX_mY_mZ_m坐标系中的坐标值(X_i，Y_i,Z_i)，所述第二经纬仪的观测镜头在星敏感器的视场中央，并与第一经纬仪准直；采集CCD上对应像素点在星敏感器测量坐标系中的坐标值(u_i，v_i)，根据$\left[\begin{array}{c}{u}_i\\ v_i\\ 1\end{array}\right]=\frac{1}{Sx}\left[\begin{array}{cccc}{p}_{11}& p_{12}& p_{13}& p_{14}\\ p_{21}& p_{22}& p_{23}& p_{24}\\ p_{31}& p_{32}& p_{33}& p_{34}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{X}_i\\ Y_i\\ Z_i\\ 1\end{array}\right]$求解系数矩阵利用系数矩阵p计算星敏感器测量坐标系在中间转换坐标系O_mX_mY_mZ_m中的姿态矩阵$C_s^t={\left[\begin{array}{ccc}{r}_1& r_2& r_3\end{array}\right]}^T,$其中$\left\{\begin{array}{c}r1=|p3{|}^2·p1-p1·p3·p3/|p1\times p3|\\ r2=|p3{|}^2·p2-p2·p3·p3/|p2\times p3|\\ r3=p3\end{array}\right.,$p1、p2、p3为系数矩阵p中的元素组成的矩阵，p1＝[p₁₁ p₁₂ p₁₃]，p2＝[p₂₁ p₂₂ p₂₃]，p3＝[p₃₁ p₃₂ p₃₃]，Sx为CCD横坐标和纵坐标之间的比例系数；S4、解算星敏感器测量坐标系在捷联惯组坐标下的转换矩阵根据所述转换矩阵确定星敏感器的测量坐标系上各轴与捷联惯组坐标系各轴的投影关系，获得星敏感器与捷联惯组的安装误差。