[发明专利]一种超高精度导星敏感器姿态确定的方法

说明书

本申请涉及一种超高精度导星敏感器姿态确定的方法，其包括以下步骤：将FGSCCD上的恒星像点质心位置映射到VT坐标系中；计算VT坐标系下x、y和z三轴方向的姿态偏差；计算相对姿态偏差四元数；和计算绝对姿态。

技术领域

本申请涉及卫一种航天测量与控制方法，具体涉及一种超高精度导星敏感器确定姿态的方法

背景技术

星敏感器(Fine Guidance Sensor)是当今航天飞行器中广泛采用的一种高精度、高可靠性的姿态测量部件。星敏感器工作于实时动态测量模式，其通常测量精度约为3角秒。然而，为了实现亚角秒级，即小于1角秒的姿态确定，传统的星敏感器已无法满足其测量精度要求。

现有技术能够实现亚角秒测量精度的导星敏感器(Fine Guidance Sensor，简称FGS)，则需要通过调用预先储存在导星敏感器中的庞大的星表数据库来完成。由于宇宙中星等高于18等的恒星数以亿计，整理星表并进行数据裁剪必然耗费大量的人力和时间；同时星表数据量往往超过40G；如果预先存储在导星敏感器中，并在如此庞大的数据库中检索、匹配恒星位置，然后输出超高精度姿态数据，必然需要设计复杂的星图匹配算法，同时对处理器提出极高的处理能力要求，不但提高了算法复杂度，增加计算时间，而且数据更新率难以提高，无法适应目前卫星高精度高稳定度且高频姿态信息输出的要求。

为了满足航天器越来越高的定姿及姿态稳定度要求，同时节省星上资源，避免星图匹配复杂算法，提高数据更新率，本领域迫切需要一种无需预存星表和星图匹配算法的超高精度导星敏感器建模及姿态确定的方法。

发明内容

本申请之目的在于提供一种超高精度导星敏感器姿态确定的方法。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

本发明将FGS CCD上的恒星像点质心位置映射到VT坐标系中；然后计算VT坐标系下x、y和z三轴方向的姿态偏差；再然后计算相对姿态偏差四元数；和最后计算绝对姿态。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于提供了一种无需预存星表和星图匹配算法的超高精度导星敏感器建模及姿态确定的方法。

附图说明

图1是本申请的CCD安装及相应坐标系的示意图。

图2是恒星在CCD上所成像斑的示意图。

图3是航天器本体系和VT坐标系关系的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。

如图1所示，在光学望远镜(Visible Telescope，简称VT)光耦合装置(Charge-coupled Device，简称CCD)探测器(VT CCD)上下两侧分别设计导星敏感器光耦合装置探测器1(FGS CCD1)和导星敏感器光耦合装置探测器2(FGS CCD2)。

VT坐标系定义：以光学望远镜光耦合装置探测器(VT CCD)的中心为原点O，它的行和列方向分别为x和y轴方向，z轴方向由右手定则确定。

一颗恒星Star通过光学镜头在FGS CCD1上成的像点为S₁，B、C分别为像点S₁在x、y轴上的映射；由B指向光学镜头中心O’的矢量与z轴夹角为θ，由C指向光学镜头中心O’的矢量与z轴夹角为镜头焦距f＝OO’。