一种高精度星敏感器的精度测量方法

摘要

本发明公开一种高精度星敏感器的精度测量方法，包括：将存储有星图的星敏感器固定在地球上且使星敏感器的滚转轴指向天顶；根据导航星在星敏感器坐标系下的方向矢量和在J2000.0直角坐标系下的方向矢量得到星敏感器的第一最优姿态矩阵q_i及对应星图的实际拍摄时刻；根据q_i得到第二最优姿态矩阵；根据星敏感器的实际拍摄时刻和地球的岁差、章动和自转获得与星敏感器相关的精度测量转换矩阵；利用第二最优姿态矩阵和精度测量转换矩阵得到精度测量矩阵；根据精度测量矩阵确定星敏感器的三轴指向矢量；根据三轴指向矢量得到实际拍摄时刻的星敏感器三个最优指向矢量与星敏感器X轴、Y轴和Z轴矢量的夹角；根据夹角得到星敏感器的滚转精度和指向精度。

主权项

一种高精度星敏感器的精度测量方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将星敏感器固定在地球上，且使得所述星敏感器的滚转轴指向天顶，所述星敏感器中存储有星图；2)根据导航星在所述星敏感器坐标系下的方向矢量和在J2000.0直角坐标系下的方向矢量(v_CRFJ2000)得到并输出所述星敏感器的第一最优姿态矩阵q_i＝[q₁ q₂ q₃ q₄]及对应星图的实际拍摄时刻(T+Δt_i)；3)根据所述第一最优姿态矩阵q_i得到第二最优姿态矩阵A_q(T+Δt_i)：$A_q(T+{\mathrm{\Delta t}}_i)=\left[\begin{array}{ccc}{q}_1^2-q_2^3-q_3^3+q_4^3& 2(q_1{q}_2+q_3{q}_4)& 2(q_1{q}_3-q_2{q}_4)\\ 2(q_1{q}_2-q_3{q}_4)& -q_1^2+q_2^2-q_3^2+q_4^2& 2(q_2{q}_3+q_1{q}_4)\\ 2(q_1{q}_3+q_2{q}_4)& 2(q_2{q}_3-q_1{q}_4)& -q_1^2-q_2^2+q_3^2+q_4^2\end{array}\right];$4)根据所述星敏感器的实际拍摄时刻(T+Δt_i)和地球的岁差、章动和自转，获得与星敏感器相关联的精度测量转换矩阵5)利用所述第二最优姿态矩阵A_q(T+Δt_i)和所述精度测量转换矩阵得到精度测量矩阵$A_{\mathrm{test}}(T+{\mathrm{\Delta t}}_i)=A_q(T+{\mathrm{\Delta t}}_i)·R_{T+{\mathrm{\Delta t}}_i};$6)根据所述精度测量矩阵(A_test(T+Δt_i))确定所述星敏感器的三轴指向矢量p(T+Δt_i)：$p(T+{\mathrm{\Delta t}}_i)=A_{\mathrm{test}}{(T+{\mathrm{\Delta t}}_i)}^T\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right];$7)根据所述星敏感器三轴指向矢量p(T+Δt_i)得到实际拍摄时刻(T+Δt_i)的所述星敏感器三个最优指向矢量与所述星敏感器X轴、Y轴和Z轴矢量各自的夹角(α_i，β_i，ε_i)；8)将α_i,β_i,ε_i统一用η_i表示，将α_i,β_i,ε_i分别代入下式中η_i可得σ_X,σ_Y,σ_Z，获得所述星敏感器的滚转精度为3σ_X或3σ_Y，指向精度为3σ_Z，其中$\sigma =\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{n}{\Sigma }}{\eta }_i^2}{n-1}},$n表示所述星敏感器的总采样次数。