[发明专利]一种用于星敏感器仿真测试的多用途恒星模拟器驱动方法

说明书

一种用于星敏感器仿真测试的多用途恒星模拟器驱动方法，包括以下步骤：S1、设定基四元数姿态机动角速率ω，生成的驱动数据拍数N和数据更新率freq；S2、根据姿态机动角速率ω和数据更新率freq计算步长step；S3、设定初始指向天区(ra,de)，判断星敏感器的曝光模式，根据初始指向天区(ra,de)和步长step生成每个驱动数据拍的星敏感器头部的转动四元数；S4、根据基四元数和星敏感器头部的转动四元数生成每个驱动数据拍的星敏感器头部的基动力学四元数；S5、判断每个驱动数据拍的星敏感器头部的基动力学四元数是否生成完成，如果未生成完成，则返回步骤S3，否则根据星敏感器头部的基动力学四元数和星敏感器头部之间的旋转四元数生成星敏感器头部的动力学四元数。

技术领域

本发明涉及一种用于星敏感器仿真测试的多用途恒星模拟器驱动方法。

背景技术

星敏感器是高精度空间飞行器的关键部件，主要用于测量恒星矢量在星敏感器坐标系中的分量，通过星图识别，并利用已知恒星的精确位置来确定空间飞行器相对于惯性坐标系的三轴姿态。星敏感器由光学成像系统，遮光罩，电子学部件和应用软件四部分组成。具有质量小，精度高，自主性好等优点，但是涉及算法复杂，研制周期较长，试验项目多，价格昂贵。

为了进一步提高星敏感器的精度，一些新的算法不断提出，在新算法的研究过程中，充分的仿真验证是必不可少的。而且近年来国内外出现了以法国HYDRA星敏感器为代表的多头星敏感器。国内对于多头星敏感器的研究处于起步阶段，其工作模式设计、多视场数据融合算法、姿态机动角速率与安装构型等对融合姿态精度的影响等算法还有待进一步研究。每一项新算法应用到产品当中，都需要地面试验验证算法的可行性。外场观星试验耗时长，费用昂贵，所以需要设计一款多用途的恒星模拟器，其既可用于单头星敏感器，也可用于多头星敏感器做地面仿真试验。该多用途恒星模拟器需要动力学四元数驱动，以模拟星敏感器的在轨运行状态。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的缺陷，提出一种简单实用的方法，生成星敏感器数据更新率、光轴初始指向天区、姿态角速率可控，曝光模式、安装构型可设定的多星模拟器驱动动力学四元数。

本发明的技术解决方案是：

提出一种用于星敏感器仿真测试的多用途恒星模拟器驱动方法，包括以下步骤：

S1、设定基四元数姿态机动角速率ω，生成的驱动数据拍数N和数据更新率freq；

S2、根据姿态机动角速率ω和数据更新率freq计算步长step；

S3、设定初始指向天区(ra,de)，判断星敏感器的曝光模式，根据初始指向天区(ra,de)和步长step生成每个驱动数据拍的星敏感器头部的转动四元数；

S4、根据基四元数和星敏感器头部的转动四元数生成每个驱动数据拍的星敏感器头部的基动力学四元数；

S5、判断每个驱动数据拍的星敏感器头部的基动力学四元数是否生成完成，如果未生成完成，则返回步骤S3，否则根据星敏感器头部的基动力学四元数和星敏感器头部之间的旋转四元数生成星敏感器头部的动力学四元数。

根据本发明的一个实施例，基四元数

根据本发明的一个实施例，姿态机动角速率其中，constant为预设的定角速率，f(k)为角速率函数，k为数据拍，k＝1,2,…,N。

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，步长step通过公式来计算。

根据本发明的一个实施例，在天区(ra,de)中，ra的范围为0-360°，de的范围为-90°-90°。