[发明专利]一种星敏感器与高频角位移传感器组合定姿方法及系统

说明书

本发明提供了一种星敏感器与高频角位移传感器组合定姿方法及系统，包括根据角位移传感器测量原理构建其误差测量模型，充分考虑其观测值存在的各种误差源；基于多星敏感器信息融合结果构建系统量测方程；根据卫星姿态运动学方程和角位移传感器测量模型构建系统状态方程；最后采用双向卡尔曼滤波与整体加权平差模型，实现高频姿态参数最优估计。本发明可以实现低频星敏感器与高频角位移传感器最优信息融合，得到高频高精度的姿态数据，从而为高分辨率光学影像高精度几何处理奠定基础。

技术领域

本发明属于遥感卫星地面预处理领域，特别是涉及到一种星敏感器与高频角位移传感器组合定姿方法及系统。

背景技术

高分辨率光学卫星是我国高分辨率对地观测系统发展的重要研究领域之一，未来十年我国将发射数颗空间分辨率优于1米的光学卫星(简称亚米级光学卫星)，最高空间分辨率甚至可以达到0.1米左右。但是，更高的空间分辨率并不意味着具有更高的几何相对精度。由于高分辨率光学卫星推扫成像频率为上万赫兹，而传统的星敏感器与陀螺组合定姿方式输出的姿态频率为几赫兹到几十赫兹，很难满足其高精度几何处理需求。本发明针对该问题，提出一种低频星敏感器与高频角位移传感器组合定姿方法。近年来，角位移传感器作为一种新型姿态敏感器逐渐搭载在一系列高分辨率光学卫星上进行在轨使用，由于其可以输出上万赫兹的角增量姿态数据，将其与低频星敏感器进行最优信息融合可以得到高频姿态数据，以满足高分辨率光学影像高精度几何处理要求。

发明内容

本发明针对当前低频姿态数据难以满足高分辨率光学卫星影像几何处理要求的问题，提供了一种基于低频星敏感器与高频角位移传感器高精度组合定姿技术方案。

本发明提供的技术方案为一种星敏感器与高频角位移传感器组合定姿方法，包括以下步骤：

步骤1，构建角位移传感器测量模型如下，

ωg＝(1+Δ+Λ)ω+b+ηg

其中，ωg为角位移传感器测量得到的角速度大小，Δ表示角位移传感器安装误差，Λ表示角位移传感器标度因数误差，ω为卫星本体相对于惯性空间的真实角速度，b表示角位移传感器漂移大小，ηg为角位移传感器测量噪声；

步骤2，基于多星敏感器信息融合结果构建系统量测方程，实现如下，

设有一组正交矢量，表示正交矢量在本体坐标系下真实值，表示正交矢量在惯性坐标系下的测量值，表示正交矢量在惯性坐标系下真实值；

得到量测方程如下，

Zk＝HkXk+Vk