发明名称 一种基于地标信息的星敏感器低频误差补偿方法
摘要 一种基于地标信息的星敏感器低频误差补偿方法,解决了星敏感器低频误差影响卫星姿态确定精度的问题,给出了根据有效载荷提供的一个时间序列上的地标测量信息,采用最小二乘算法估计和补偿星敏感器低频误差的方法。本发明提高了卫星姿态确定精度,考虑到卫星姿态确定数据是为有效载荷服务的,为了使卫星姿态确定系统输出的姿态信息与有效载荷相一致,从而准确反映有效载荷的指向变化情况,星敏感器低频误差的补偿以有效载荷为基准进行。
申请公布号 CN102506893A 申请公布日期 2012.06.20
申请号 CN201110291301.0 申请日期 2011.09.29
申请人 北京控制工程研究所 发明人 熊凯;汤亮;刘一武
分类号 G01C25/00(2006.01)I 主分类号 G01C25/00(2006.01)I
代理机构 中国航天科技专利中心 11009 代理人 安丽
主权项 1.一种基于地标信息的星敏感器低频误差补偿方法,其特征在于步骤如下:(1)数据获取通过星上有效载荷观测若干地标点得到地标方向矢量在星体系的投影r<sub>B,k</sub>,通过基于陀螺和星敏感器的卫星姿态确定系统获得卫星姿态估计值<img file="FSA00000584565400011.GIF" wi="73" he="61" />卫星姿态估计值以姿态四元数的形式表述;根据卫星和地标之间的位置关系计算得到地标方向矢量在惯性系的投影r<sub>I,k</sub>,通过卫星姿态估计值<img file="FSA00000584565400012.GIF" wi="45" he="61" />进行坐标转换,得到地标方向矢量在星体系投影的估计值<img file="FSA00000584565400013.GIF" wi="94" he="65" />即<img file="FSA00000584565400014.GIF" wi="332" he="67" />其中,<img file="FSA00000584565400015.GIF" wi="985" he="81" /><img file="FSA00000584565400016.GIF" wi="267" he="177" /><img file="FSA00000584565400017.GIF" wi="269" he="257" /><img file="FSA00000584565400018.GIF" wi="694" he="258" /><img file="FSA00000584565400019.GIF" wi="343" he="65" />和<img file="FSA000005845654000110.GIF" wi="73" he="64" />为卫星姿态估计值的4个分量,下标k=1,2,...,N表示离散的时间,正整数N表示总的观测时间;将观测量r<sub>B,k</sub>和估计值<img file="FSA000005845654000111.GIF" wi="64" he="67" />的差<img file="FSA000005845654000112.GIF" wi="187" he="64" />作为观测数据,通过长时间,即几个轨道周期的观测获得用于星敏感器低频误差参数估计的观测数据样本序列Z,其形式如下:<img file="FSA000005845654000113.GIF" wi="443" he="342" />(2)参数估计将傅立叶级数的系数作为估计值,根据观测量与估计值的解析关系建立测量方程,基于观测数据样本序列Z,采用最小二乘算法估计星敏感器低频误差 参数<img file="FSA00000584565400021.GIF" wi="55" he="61" />即傅立叶级数的系数,<img file="FSA00000584565400022.GIF" wi="408" he="71" />其中,<img file="FSA00000584565400023.GIF" wi="251" he="274" /><img file="FSA00000584565400024.GIF" wi="1020" he="74" /><img file="FSA00000584565400025.GIF" wi="1034" he="81" /><img file="FSA00000584565400026.GIF" wi="1012" he="74" /><img file="FSA00000584565400027.GIF" wi="608" he="80" />和<img file="FSA00000584565400028.GIF" wi="59" he="80" />(j=1,2,3)是通过最小二乘算法估计得到的傅立叶级数的系数,<img file="FSA00000584565400029.GIF" wi="480" he="342" /><img file="FSA000005845654000210.GIF" wi="284" he="256" /><img file="FSA000005845654000211.GIF" wi="723" he="259" /><img file="FSA000005845654000212.GIF" wi="486" he="250" />φ<sub>k</sub>=[1cos(ω<sub>0</sub>kτ)sin(ω<sub>0</sub>kτ)cos(2ω<sub>0</sub>kτ)sin(2ω<sub>0</sub>kτ)cos(3ω<sub>0</sub>kτ)sin(3ω<sub>0</sub>kτ)]<img file="FSA000005845654000213.GIF" wi="220" he="67" />和<img file="FSA000005845654000214.GIF" wi="75" he="64" />是<img file="FSA000005845654000215.GIF" wi="65" he="65" />的三个分量,<img file="FSA000005845654000216.GIF" wi="196" he="123" />是轨道角速率,T是轨道周期,τ是滤波周期;(3)误差补偿基于估计得到的星敏感器低频误差参数<img file="FSA000005845654000217.GIF" wi="30" he="59" />计算星敏感器低频误差造成的卫 星姿态估计误差<img file="FSA00000584565400031.GIF" wi="98" he="75" /><img file="FSA00000584565400032.GIF" wi="218" he="75" />并利用下式对卫星姿态估计值<img file="FSA00000584565400033.GIF" wi="44" he="60" />进行修正,补偿星敏感器低频误差的影响,经过补偿的卫星姿态估计值记为<img file="FSA00000584565400034.GIF" wi="98" he="65" /><img file="FSA00000584565400035.GIF" wi="327" he="65" />其中,<img file="FSA00000584565400036.GIF" wi="264" he="173" /><img file="FSA00000584565400037.GIF" wi="616" he="78" /><img file="FSA00000584565400038.GIF" wi="1174" he="346" />。.
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