[发明专利]基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法

说明书

本发明公开了一种基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法，其包括以下步骤：实时测量探测基准的相对变化，减少星上探测基准与卫星姿态基准的热变形传递路径；在扫描镜背部安装高带宽陀螺；在相机光机主体靠近探测器位置的基座上安装光纤陀螺，并在相机光机主体外靠近探测器的基座上安装星敏感器，通过星敏感器和陀螺组合联合测量惯性坐标系下的探测器基准向量；根据卫星姿态和扫描镜转角参数得到初始的基准向量，再由高带宽陀螺测量数据、卫星姿态数据计算天基探测基准的变化量，并利用恒星标定物对探测基准进行标定；本发明可以有效提高天基探测基准在轨标定精度，满足指标要求，准确率可以保证在5％以上。

技术领域

本发明涉及一种卫星空间遥感领域，特别是涉及一种基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法。

背景技术

卫星在轨执行对地遥感和空间目标探测任务，其探测基准标定精度直接决定探测目标的定位精度。对于采用扫描成像方式的星上相机，天基探测基准与星上相机扫描镜转动角度、卫星的姿态和轨道位置相关。由于卫星平台的基准为星敏感器，因此天基探测的在轨基准必须与星敏感器建立联系。地球静止轨道环境业务(GOES)系列卫星等国外遥感卫星的天基探测基准标定采用星上相机恒星观测与星敏感器姿态确定联合的方法。该方法需解决卫星的星体在不同太阳光照条件下受热不均匀，造成星上相机内部的扫描镜及其安装面、相机整机及其安装面、星敏感器及其安装支架结构变形的标定问题。根据GOES系列卫星的在轨数据，热变形对天基探测基准标定影响最大可达1000微弧，对应静止轨道卫星星下点投影的变化范围约为33km。对于天基探测精度要求较高的卫星，如何减小热变形对天基探测基准的影响，显得至关重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法，其减小热变形对天基探测基准的影响，有效提高天基探测基准在轨标定精度，满足指标要求，准确率可以保证在5％以上。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法，所述基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法包括以下步骤：

实时测量探测基准的相对变化，减少星上探测基准与卫星姿态基准的热变形传递路径；

在扫描镜背部安装高带宽陀螺，用于测量惯性坐标系下的扫描镜法线向量；

在相机光机主体靠近探测器位置的基座上安装光纤陀螺，并在相机光机主体外靠近探测器的基座上安装星敏感器，通过星敏感器和陀螺组合联合测量惯性坐标系下的探测器基准向量；

根据卫星姿态和扫描镜转角参数得到初始的基准向量，再由高带宽陀螺测量数据、卫星姿态数据计算天基探测基准的变化量，并利用恒星标定物对探测基准进行标定，在标定周期内根据高带宽陀螺的测量数据确定扫描镜的空间指向，再根据探测器中目标成像的位置向量，确定目标在惯性空间的指向；

直接测量恒星在惯性系的向量，通过坐标系转换在地固系中表示地标向量；利用建立的恒星观测模型仿真计算天基探测基准标定精度，通过对比指标理论分析数据。

优选地，所述基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法由星上相机、高带宽陀螺、光纤陀螺等组成，高带宽陀螺测量惯性坐标系下的扫描镜法线向量，同时光纤陀螺测量惯性坐标系下的探测器基准向量。

优选地，所述高带宽陀螺的输出频率与探测器的曝光频率一致。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过星敏感器和陀螺组合联合测量惯性坐标系下的探测器基准向量，证明了本发明可以有效提高天基探测基准在轨标定精度，满足指标要求，准确率可以保证在5％以上。

附图说明

图1为基于高带宽陀螺测量的天基探测基准标定方法的原理图。

图2为本发明的流程图。

具体实施方式