[发明专利]一种高精度星敏感器安装矩阵在轨实时校准方法

权利要求书

1.一种高精度星敏感器安装矩阵在轨实时校准方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、解算实测安装关系四元数；

步骤S2、对安装关系四元数的矢量部分进行滤波校准；

步骤S3、采用校准后的安装关系四元数解算安装矩阵；

在步骤S1中，选定探头A为基准头部，由实时输出的探头A，探头B的四元数q_A，q_B解算探头A和探头B之间的实测安装关系四元数q_BA：

实测安装关系四元数q_BA表示为：

由于四元数的自由度为3，只对其矢部滤波平滑；

取线性离散系统状态为则系统方程为：

式中，k为离散时间；系统在时刻k的状态矢量x_k∈R³；y_k∈R³为对应状态的观测矢量；w_k～N(0,Q_k)为高斯分布的过程激励噪声；v_k～N(0,R_k)为高斯观测噪声；D为状态转移矩阵；G为观测矩阵；由于建立的是线性模型，这里D和G取为三阶单位阵。

2.如权利要求1所述的高精度星敏感器安装矩阵在轨实时校准方法，其特征在于，所述的步骤S2中，对安装关系四元数的矢量部分进行滤波校准的方法包含以下步骤：

步骤S2.1、输入线性离散系统状态量的初始值x₀和协方差的初始值P₀；

地面安装装调时得到安装关系四元数初值，x₀取其矢部，P₀任取一量级小于单位阵的非零对角阵；

步骤S2.2、进行状态一步预测：

x_k|k-1＝Dx_k-1 (4)

步骤S2.3、计算量测残差：

v_k＝y_k-Gx_k|k-1 (5)

步骤S2.4、判断系统是否发散，若收敛判据成立，说明滤波正常，进行步骤S2.5，若收敛判据不成立，说明滤波发散，进行步骤S2.6；

所述的收敛判据为：

式中，γ为储备系数，γ≥1，γ＝1是最严格的收敛判据；

步骤S2.5、令衰减因子λ_k＝1，同时由量测残差在线估计测量噪声协方差R，进行步骤S2.7

式中，d_k＝(1-b)/(1-b^k+1)，b为遗忘因子，取0.95～0.99；

步骤S2.6、更新衰减因子，进行步骤S2.7；

步骤S2.7、一步预测协方差阵：

P_k|k-1＝D(λ_k*P_k-1)D^T+Q (8)

式中，Q为过程激励噪声协方差；

步骤S2.8、计算增益：

K_k＝P_k|k-1G^T(R+GP_k|k-1G^T)^-1 (9)

步骤S2.9、更新状态方程：

x_k＝x_k|k-1+K_kv_k (10)

步骤S2.10、更新协方差阵：

P_k＝(I_3×3-K_kG)P_k|k-1 (11)。