[发明专利]基于星光观测的空间绝对定向技术

权利要求书

1.基于星光观测的绝对空间定向技术，包括3项定向星识别技术：局部天区的星对角距匹配技术、基于预报星图的领域匹配技术、基于预报星图的矢量匹配技术；3个星图定向平差处理技术：基于坐标增量的参数模型处理技术、带距离约束条件的坐标增量参数模型处理技术、基于欧拉旋转角的参数模型处理技术。

2.根据权利要求1的局部天区的星对角距匹配技术，其特征在于：由观测卫星的先验姿态信息、定向观测设备安装方位信息计算定向观测设备的主光轴方向，再考虑设备视场大小、卫星姿态不确定度，确定定向观测的局部天区范围。从导航星库中读取该局部天区内的恒星信息，组成星对角距，与观测的星对角距进行匹配。

3.根据权利要求1的基于预报星图的领域匹配技术，其特征在于：由观测卫星的先验轨道信息、姿态信息、定向观测设备安装方位信息计算定向观测设备的主光轴方向、成像平面方向，并建立外部星体目标的成像模型。根据目标卫星和目标恒星与观测卫星的相对位置，代入成像模型，计算目标星体的成像坐标。根据定向观测时刻预报的卫星和恒星的视位置，生成预报成像星图。按照卫星的轨道数据精度、姿态数据精度及观测设备精度设定预报星图的位置精度，并依此设定匹配领域半径。预报星图的各星点在设定的领域范围与观测星图中的星点进行比对，以识别观测的星体目标。

4.根据权利要求1的基于预报星图的矢量匹配技术，其特征在于：预报星图中的星像点坐标受多种误差影响，精度会较低，但星像点间构成的相对矢量特征，精度较高。矢量的长度与计算的角距的精度是一致的，作为匹配的主要特征量，矢量的方向受卫星姿态及仪器安装方向精度影响，但识别对其精度要求相对较低，可以作为匹配的第二特征量。预报星图和观测星图的星像点相对矢量在长度和方向上达到最优匹配时，则可以识别出观测星体目标。

5.根据权利要求1的基于坐标增量的参数模型处理技术，其特征在于根据观测的恒星赤经、赤纬，忽略恒星的光行差、自行等修正，则根据球面三角的余弦公式计算恒星与导航卫星间连线在天球上投影点之间的理论角距，引入卫星坐标改进增量，并建立角距值域卫星坐标增量之间的关系，并根据输入的角距观测值建立误差方程组，采用参数平差或滤波的方法计算卫星卫星轨道的改进量，得到更精确的轨道根数。

6.根据权利要求1的带距离约束条件的坐标增量参数模型处理技术，其特征在考虑到角距观测量只与星间连线方向相关，而与星间距离无关，在基于坐标增量的参数模型处理技术基础上，加入距离约束条件，建立带约束条件的坐标增量参数平差模型。结合轨道先验信息、星间方位观测量可进行轨道改进，求出改进后的轨道根数。该观测模型在解算时不改变星间距离信息，可实现测距数据与定向数据的分类处理，有利于分析轨道误差性质及研究相关的控制方法。

7.根据权利要求1的基于欧拉旋转角的参数模型处理技术，其特征在结合轨道先验信息、星间方位观测量可计算星座在惯性空间的方向旋转量，即三个欧拉角参数，对测距解算后的结果进行坐标旋转变换，得到卫星在惯性空间的坐标，也就是消除了星座整体旋转影响的卫星坐标。