一种提高星敏感器数据处理精度的方法

摘要

本发明公开了一种提高星敏感器数据处理精度的方法。将星敏感器测量误差分为三大类：A星敏感器内部变形、星敏感器安装位置改变等因素引起的低频误差；B卫星轨道参数变化、星图变换及卫星在轨运动中的抖动振动等因素引起的中频误差；C星敏感器的高频误差，即服从零均值的高斯白噪声分布的随机误差；经过星敏感器测量误差求解后，姿态估计的偏差已经基本消除，其定姿精度提高了15％以上。

主权项

一种提高星敏感器数据处理精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：1.1建立星敏感器姿态测量误差模型1.1.1建立星敏感器内部变形、星敏感器安装位置改变等因素引起的低频误差模型，分为两部分，用公式分别表示为：安装矩阵误差CsΔ C sΔ = cos ( Δ s 1 ) sin ( Δ s 1 ) 0 - sin ( Δ s 1 ) cos ( Δ s 1 ) 0 0 0 1 - - - ( 1 ) 常值系统误差CC＝[Δs2 Δs2 Δs2]T                    (2)其中Δs1为安装矩阵误差值，以乘性噪声形式体现，Δs2为常值系统误差值，以加性噪声形式体现；1.1.2建立卫星轨道参数变化、星图变换及卫星在轨运动中的抖动振动等因素引起的中频误差模型χ，用公式表示为：χ＝Bsin(2πft+ζ)                      (3)其中B为中频误差的幅度，f为误差频率，ζ为误差的初相位，且该误差体现在带有误差的安装矩阵上；1.1.3建立星敏感器的高频误差模型，其分布函数p(v)为 p ( v ) = 1 2 πσ exp { - v 2 2 σ 2 } - - - ( 4 ) 即服从零均值的高斯白噪声分布；1.2根据测量误差源的分析，加入上述低频误差、中频误差、高频误差，建立星敏感器姿态测量模型，用公式表示为： b = S bs T cos ( Δ s 1 + χ ) sin ( Δ s 1 + χ ) 0 - sin ( Δ s 1 + χ ) cos ( Δ s 1 + χ ) 0 0 0 1 Ar + Δ s 2 Δ s 2 Δ s 2 T + 1 1 1 T v - - - ( 5 ) 其中b表示在星敏感器坐标系中的测量矢量，Sbs为星敏感器的安装矩阵，即由星敏感器坐标系到星体坐标系的坐标转换矩阵，A为星体坐标系相对参考坐标系的姿态矩阵，r表示在参考坐标系中的参考矢量，由星历表给出的恒星矢量；1.3结合定姿过程进行星敏感器姿态测量误差模型的求解1.3.1根据步骤1.1中的星敏感器姿态测量误差模型，建立星敏感器测量误差模型参数的状态方程，用公式表示为： Δ s · 1 ( t ) = Δ s · 2 ( t ) = 0 (6) χ · = 2 π fB cos ( 2 πft + ζ ) 1.3.2根据步骤1.2建立的星敏感器姿态测量模型，以及步骤1.3.1建立的星敏感器测量误差模型参数的状态方程，结合已有技术的陀螺测量模型和误差四元数状态方程，利用已有的扩展卡尔曼滤波算法进行星敏感器测量误差模型参数和姿态参数的估计，此时待估参数取为X＝(Θ，Δs1，Δs2，χ，σ2)，其中Θ为姿态参数。