[发明专利]太阳敏感器标定方法及系统

说明书

本发明公开一种太阳敏感器标定方法及系统，其中，方法包括：11)计算瞬时平赤道平春分点坐标系下的第一太阳位置矢量；以及根据太阳敏感器所处的测量点的地理位置计算地固坐标系下的太阳方位角和太阳高度角；12)根据第一太阳位置矢量计算地固坐标系下的第二太阳位置矢量；13)根据太阳方位角、高度角和第二太阳位置矢量计算地理坐标系下的第一太阳方向矢量；14)根据第一太阳方向矢量计算太阳敏感器测量坐标下的标准太阳方向矢量；15)根据计算太阳敏感器的测量误差矩阵。上述方案能解决目前的标定设备存在对太阳敏感器标定精度较低及无法标定太阳敏感器耦合安装误差的问题。

技术领域

本发明涉及航天技术领域，尤其涉及一种太阳敏感器标定方法及系统。

背景技术

太阳敏感器是卫星比较重要的姿态测量部件之一。太阳敏感器通过观测太阳在其敏感单元的投影位置来解算卫星相对于太阳的姿态。太阳敏感器再结合其它敏感器所检测的信息(例如磁场信息)就可以解算出卫星在地心惯性坐标系中的姿态。作为高精度的检测传感器，太阳敏感器在设计完成后需要对其性能参数进行标定和修正，进而提高其测量精度。

太阳敏感器包括太阳光敏感单元和光斑位置采集电路两部分。太阳光敏感单元的误差主要来源于光学探头、成像单元或光栅等部件的加工误差及装配误差。光斑位置采集电路的误差主要是采集电路的参考电压偏差、量化噪声等。上述误差均为太阳敏感器的自身测量误差。除了自身测量误差之外，在通过太阳敏感器来解算卫星在地心惯性坐标系中的姿态时，太阳敏感器自身相对于卫星的安装误差也是太阳敏感器的重要误差来源。

目前，太阳敏感器的标定设备主要包括太阳模拟器和高精度转台。太阳模拟器通常为约0.2-0.3个太阳常数的平行准直光源。平行准直光源提供光照模拟太阳发光。高精度转台为数字式二轴转台或数字式三轴转台。在标定的过程中，太阳敏感器置于太阳模拟器的前方，并置于高精度转台上，根据高精度转台角度的变化和太阳敏感器输出的实测角度值，进而能够得出太阳敏感器的测量误差。这种标定方法主要是对太阳敏感器的自身测量误差进行标定。具体标定过程中，用于模拟太阳光的平行准直光源固定不动，通过高精度转台的转动来改变太阳敏感器各种姿态条件下的测量误差。由于数字式二轴转台或数字式三轴转台的承载能力有限，因此只能对太阳敏感器的单机进行标定。在基于太阳敏感器进行卫星姿态确定时，更关心太阳敏感器在整星状态下的测量误差。也就是说，太阳敏感器在整星状态下的测量误差不仅仅包括自身测量误差，还包括太阳敏感器的耦合安装误差，即上文所述的太阳敏感器相对于卫星的安装误差。很显然，目前的标定设备无法实现整星状态下对太阳敏感器的标定，也就无法标定太阳敏感器的耦合安装误差。

通过上述标定过程可知，目前的太阳敏感器的标定设备只能对太阳敏感器处于单机状态时进行标定，无法在整星状态下进行标定，也就无法标定太阳敏感器的耦合安装误差。另外，上述标定设备基于太阳模拟器来实现，太阳模拟器所产生光线的平行度、光照强度和光谱范围与真实的太阳光存在一定的差异，因此，太阳模拟器使得太阳敏感器的标定精度较低。

可见，如何解决目前的标定设备存在对太阳敏感器标定精度较低及无法标定太阳敏感器耦合安装误差的问题，是目前本技术领域的人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明公开一种太阳敏感器标定方法，以解决目前的标定设备存在对太阳敏感器标定精度较低，无法标定太阳敏感器的耦合安装误差的问题。

为了解决上述技术问题，本发明公开如下技术方案：

太阳敏感器标定方法，包括以下步骤：

11)计算瞬时平赤道平春分点坐标系下的第一太阳位置矢量；以及根据太阳敏感器所处的测量点的地理位置计算地固坐标系下的太阳方位角和太阳高度角；

12)根据所述第一太阳位置矢量计算地固坐标系下的第二太阳位置矢量；

13)根据所述太阳方位角、所述太阳高度角和所述第二太阳位置矢量计算地理坐标系下的第一太阳方向矢量；