[发明专利]一种超高精度导星敏感器姿态确定的方法

权利要求书

1.一种超高精度导星敏感器姿态确定的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将FGS CCD上的恒星像点质心位置映射到VT坐标系中,其中FGS CCD1上恒星像点质心位置在FGS CCD1坐标系内坐标为S₁(x_FGS1,y_FGS1)，FGS CCD2上恒星像点质心位置在FGSCCD2坐标系内坐标为S₂(x_FGS2,y_FGS2)，其中，1、2表示CCD1和CCD2，其中所述步骤(1)的映射的计算公式如下：

其中，l_xpixel为恒星像点区域的在x方向的长度，l_ypixel为恒星像点区域在y方向的长度；L_xi和L_yi分别为FGS CCD坐标系的中心原点O在VT坐标系内的x和y轴坐标；γ_i为FGS CCD坐标系的y轴与VT坐标系的y轴的夹角；

(2)计算VT坐标系下x、y和z三轴方向的姿态偏差，其中所述步骤(2)包括以下步骤：

a)假设第1帧像点位置坐标用上标1标识，第n帧像点位置坐标用上标n标识，则恒星第n帧像点的位置和第1帧像点的位置在VT坐标系的x，y轴坐标上存在以下关系：

其中，ΔΨ是VT坐标系内z轴方向的姿态偏差，其计算公式如下：

其中，(x_VTi,y_VTi)i＝1,2为两个恒星像点在VT坐标系中的坐标，其通过公式1换算得到；

其中，上标T表示矩阵的转置；

b)由上述公式2推导出，恒星第n帧像点与第1帧像点位置的位移量的计算公式如下：

其中，上标T表示矩阵的转置；

c)根据如下计算公式计算VT坐标系下x和y轴方向的姿态偏差：

其中，f为镜头焦距，即f＝OO’，即VT CCD的中心原点O和光学镜头中心O’的距离；和

d)所述姿态偏差在VT坐标系下的矩阵转置则为VT坐标系x、y和z三轴下的姿态偏差角；

(3)计算相对姿态偏差四元数；和

(4)计算绝对姿态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)的计算步骤如下:

a)通过“3-1-2”旋转欧拉角转四元数，计算其对应的姿态偏差四元数dQ_FGS；和

b)用以下公式计算航天器本体系下导星姿态偏差四元数其中，A_VT是VT安装矩阵；Q(A_VT)为A_VT对应的安装四元数；为四元数乘法。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述和所述

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，四元数乘法的定义如下：假设q＝[q₁,q₂,q₃,q₄]^T，q′＝[q₁′,q₂′,q₃′,q₄′]^T，则

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)的计算步骤如下：

a)通过下式计算第n帧基于FGS输出的绝对姿态

其中，为星敏感器第1帧测量得到的绝对四元数；为FGS与星敏感器之间的转换四元数。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述