[发明专利]一种星敏感器定姿星矢量权值实时分配方法

说明书

一种星敏感器定姿星矢量权值实时分配方法，包括以下步骤：S1、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和星矢量权值其中i＝1,2,…,n，n为定姿星颗数,首次解算先验姿态四元数S2、根据首次解算的先验姿态四元数解算先验姿态矩阵A；S3、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和姿态矩阵A计算星矢量误差；S4、根据矢量误差计算动态权值a_i；S5、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和动态权值a_i二次迭代解算姿态四元数q。

技术领域

本发明涉及一种高精度星敏感器定姿星矢量权值实时分配方法。

背景技术

星敏感器是基于计算机视觉原理的光电测量仪器，其直接测量的物理量为恒星经光学系统在光电探测器上形成的近圆形光斑的质心，经质心提取、星矢量计算、星图匹配、姿态解算等步骤，最终得到卫星姿轨控系统需要的四元数。姿态四元数用于描述飞行器的姿态信息，准确的姿态矩阵A应满足公式：

式中：n为定姿星颗数，是星敏感器测量坐标系下的观测星矢量；是天球坐标系下的参考星矢量。

从星图成像到输出姿态，引入了各种误差，因此获得星敏感器姿态矩阵的准确值是不可能的，当前的求解思路大多基于1965年Wahba提出的最小损失函数:

式中：a_i是恒星矢量的权值。

当前姿态解算算法中，大多以定姿星颗数为依据，采用等权值的方法解算姿态，由于星敏感器装调过程中产生的误差(比如像平面倾斜)及光学系统像差(球差、慧差、象散、场曲、位置色差、倍率色差、畸变)，以及恒星星等不一，质心算法提取的恒星矢量即使经过一系列处理，仍存在大小不一的残差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：

克服现有技术的缺陷，提出一种计算量小，实现简单的方法，在轨飞行过程中实时估计观测星矢量的误差，以动态分配定姿星矢量的权值，提高姿态解算的精度，适用于高精度星敏感器的定姿星矢量权值的确定。

本发明的技术解决方案是：

一种星敏感器定姿星矢量权值实时分配方法，包括以下步骤：

S1、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和星矢量权值其中i＝1,2,…,n，n为定姿星颗数，首次解算先验姿态四元数

S2、根据首次解算的先验姿态四元数解算先验姿态矩阵A；

S3、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和姿态矩阵A计算星矢量误差

S4、根据矢量误差计算动态权值a_i；

S5、根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i和动态权值a_i二次迭代解算姿态四元数q。

根据本发明的一个实施例，在步骤S1中，根据定姿星观测矢量W_i，参考矢量V_i，和星矢量权值使用QUEST方法解算先验姿态四元数

根据本发明的一个实施例，在步骤S2中，先验姿态矩阵

根据本发明的一个实施例，在步骤S3中，根据等式来计算星矢量误差

根据本发明的一个实施例，在步骤S4中，根据等式来计算动态分配权值a_i。