发明名称 一种基于多敏感器的定姿系统
摘要 一种基于多敏感器的集成定姿系统,包括敏感子系统、信号采集及预处理子系统、综合处理子系统;敏感子系统集成了星敏感探头、太阳敏感探头、光纤陀螺和磁场探头这四类敏感部件;信号采集及预处理子系统由FPGA芯片及其外围电路实现,并行接收四类敏感探头的输出数据,并完成数据的平滑和预处理;最后利用以DSP(或ARM)芯片为核心的综合处理子系统,根据经过平滑和预处理后的太阳光信息、星光信息、惯性信息和地磁信息,采用基于蚁群粒子滤波算法的组合定姿方法,实现系统的高精度姿态确定。本发明实现了一种高精度、高集成度、高可靠性的集成定姿系统,对实现新一代对地观测卫星的高分辨率对地观测具有重要的实践意义。
申请公布号 CN101712381B 申请公布日期 2013.01.02
申请号 CN200910237658.3 申请日期 2009.11.13
申请人 北京航空航天大学 发明人 全伟;郭雷;房建成;徐梁;刘丙利;杨照华
分类号 B64G1/28(2006.01)I 主分类号 B64G1/28(2006.01)I
代理机构 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人 成金玉;卢纪
主权项 一种基于多敏感器的定姿系统,其特征在于:包括敏感子系统(1)、信号采集及预处理子系统(2)、综合处理子系统(3);所述的敏感子系统(1)集成了星敏感探头(11)、太阳敏感探头(12)、光纤陀螺(13)和三轴磁场探头(14)这四类敏感部件,其中星敏感探头(11)和太阳敏感探头(12)分别实现对星光信息和太阳光信息的敏感,将星光信息和太阳光信息转换成相应的电信号并进行跟随和放大;安装时,星敏感探头(11)和太阳敏感探头(12)的敏感光轴夹角为90度;光纤陀螺(13)完成对三个相互垂直方向上惯性信息的敏感,并将其转换成相应的电信号;三轴磁场探头(14)完成对三个相互垂直方向上地磁信息的敏感,并将其转换成相应的电信号;星光信息、太阳光信息、地磁信息和惯性信息一起送入信号采集及预处理子系统(2);信号采集及预处理子系统(2)包括A/D转换模块(21)、FPGA芯片(22)、配置芯片(23)、SRAM或SDRAM存储器(24)、时钟电路(25)和电源模块(26),其中A/D转换模块(21)和FPGA芯片(22)将从敏感子系统(1)传来的星光信息转换成数字信号,完成星图数据的预处理,以及对太阳光信息、地磁信息和惯性信息的平滑,并将处理后的结果送入综合处理子系统(3)中;时钟电路(25)为FPGA芯片(22)提供时钟信号,配置芯片(23)为FPGA芯片(22)存储软件程序,SRAM或SDRAM存储器(24)为FPGA芯片(22)提供存储空间,电源模块(26)为信号采集及预处理子系统(2)提供电源;信号采集及预处理子系统(2)控制对上述四种信息进行平滑和预处理后,送入综合处理子系统(3);综合处理子系统(3)包括电平转换接口电路(31)、DSP或ARM处理器芯片(32)、外扩Flash存储器(33)、SRAM或SDRAM存储器(34)、电源模块(35)、时钟电路(36)和串口扩展模块(37),其中电平转换接口电路(31)、DSP或ARM芯片(32)和串口扩展模块(37)接收来自信号采集及预处理子系统(2)的数据,完成星图识别和星光信息解算,并联合太阳光信息、地磁信息和惯性信息实现集成定姿系统的融合定姿;时钟电路(36)为DSP或ARM芯片(32)提供时钟信号,外扩Flash存储器(33)为DSP或ARM芯片(32)存储软件程序,SRAM或SDRAM存储器(34)为DSP或ARM芯片(32)提供数据存储空间,电源模块(35)为综合处理子系统(3)提供电源;综合处理子系统(3)将接收到的经平滑和预处理后的星光信息、太阳光信息、地磁信息和惯性信息进行同步处理,采用基于蚁群粒子滤波算法的组合定姿方法,实现系统的姿态确定。
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