[发明专利]船载高精度星敏感器安装角标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器姿态控制地面应用领域，具体涉及船载高精度星敏感器的安装角标定方法。根据星敏感器姿态确定算法原理，精确标定船载星敏感器相对甲板坐标系的安装角。

背景技术

航天测量船是为了适应导弹、航天器试验的发展而在海上设置的测控站，其测控设备以船舶为平台，测量是在动态条件下，设备的位置、姿态在不停地变化，测量精度不仅取决于外测设备本身，还取决于船姿船位系统的测量精度。航天测量船上配备有较高精度的船姿船位测量系统，包括惯导、卫导、变形、经纬仪等设备。这些设备各有优缺点，但仍不能完全满足航天测量船优于10″的高精度船体姿态测量需求。现有集中式船姿船位测量系统存在中间环节多、精度难以进一步提高等缺点，随着大视场高精度星敏感器技术的成熟，提出在外测设备底座固联星敏感器与捷联惯导组合测量系统，构建分布式船姿船位测量系统，提高外测设备测量精度。

星敏感器是一种以恒星为参考基准的高精度姿态敏感器，通过探测天球上不同位置的恒星进行结算，具有自主导航能力，在各种飞行器的控制系统和姿态测量过程中起着重要的作用。星敏感器具有隐蔽性好、适用范围广、可靠性高、精度高、可独立自主全天候工作的特点,姿态测量精度可达10″以内。在利用星敏感器测量船体姿态前，必须对其安装角进行精确标定，星敏感器安装误差可达角分级，严重影响了船姿船位测量精度。现阶段多采用经纬仪激光测量光学棱镜夹角方法，但本发明涉及的船载星敏感器受安装空间的限制，位于雷达天线底座内，无法观测到甲板方位角及俯仰角零位基准，只能标定光轴相对棱镜夹角，无法标定星敏感器相对甲板坐标系的夹角。

发明内容

本发明为解决现有技术无法实现对船载星敏感器安装角精确标定的问题，提供一种船载高精度星敏感器安装角标定方法。

船载高精度星敏感器安装角标定方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、在船载雷达设备基座安装星敏感器SS1；

步骤二、船进坞坐墩时，船载标校经纬仪标定零位差和照准差，所述星敏感器SS1标定主点、焦距以及光学畸变参数；船载标校经纬仪通过测星或瞄方位标的方法确定测量船航向角K₀，采用高精度水平仪标定全船水平基准纵摇角ψ₀、横摇角θ₀，获得惯导地平系到甲板坐标系转换矩阵R₀；

步骤三、星敏感器SS1拍摄星图，通过星图提取和星图识别获取i颗恒星的观测矢量W_i和参考矢量分别V_i，对所述参考矢量V_i经岁差、章动、极移、地球自转的变换后转换到惯导地平系参考矢量V_DPi，由所述惯导地平系参考矢量V_DPi计算视场内i颗恒星在惯导地平系下的方位角A_DPi和俯仰角E_DPi，对所述惯导地平系下的俯仰角E_DPi逐个进行蒙气差修正，获得修正后的俯仰角E′_DPi，重构i颗恒星惯导地平系参考矢量，获得重构后的参考矢量V′_DPi，计算惯导地平系下星敏感器姿态矩阵所述星敏感器姿态矩阵为星敏感器坐标系到惯导地平系下的转换矩阵，用公式表示为：

Wi=RDPsVDPi′]]>

式中，s为星敏感器坐标系，DP为惯导地平系，i为正整数且i≤n，n为视场内已识别恒星数目；

步骤四、计算船载星敏感器安装矩阵解算安装角：