[发明专利]一种亚角秒星敏感器地面精度测试验证系统及方法

说明书

本发明涉及一种亚角秒星敏感器地面精度测试验证系统及方法，属于卫星姿态控制技术领域。该方法可对产品地面静态及动态条件下优于0.1″精度进行测试及验证，解决了星敏感器产品难以通过试验对亚角秒级精度进行有效测试及验证的问题。该方法易于实现，使用方便，可有效节省试验成本，解放人力资源。该方法不仅可实现单个探头亚角秒精度测试与验证，同时，可对多个探头融合后实现亚角秒精度进行测试及验证，可适应众多亚角秒精度产品类型，具有很好的推广应用价值，该方法为一种切实可行、实现代价低且便于使用的甚高精度星敏感器精度测试与验证方法。

技术领域

本发明涉及一种用于星敏感器的地面精度测试验证系统及方法，属于卫星姿态控制技术领域。

背景技术

星敏感器通过对空间恒星成像，获得恒星观测矢量，采用星图匹配的方法确定星敏感器光轴在惯性空间的指向，利用星敏感器本体坐标系和卫星姿态坐标系的转换关系，确定卫星姿态。

近年来，随着卫星应用领域的不断拓展，特别是高分辨率对地观测和天文观测任务，均对卫星的控制精度和稳定度提出了更高的精度需求。从姿态测量精度角度划分，精度在10″量级的星敏感器属于常规精度星敏感器；精度在3～5″量级的属于高精度星敏感器。目前国内外主流产品多属于这两个级别，开发机构较多，产品型号也比较丰富。随着卫星高精度定位精度需求，相关单位正在研制精度优于1″的亚角秒精度星敏感器。

目前国内外星敏感器产品精度测试主要是通过仿真测试和外场观星两种方法来进行测试，分别如下所述：

1)仿真测试

目前地面通过仿真对星敏精度进行分析和验证，主要是根据产品设计参数模拟不同条件下星图，之后利用软件算法(与产品上软件算法一致)对模拟星图进行处理，得到不同条件下星敏感器姿态数据，最后对姿态数据进行分析处理，给出不同条件下星敏感器测量精度；对于多探头星敏感器，可利用仿真工具对探头与探头之间安装阵漂移偏差的估计精度进行仿真测试和验证。

2)观星试验

观星试验主要是通过控制转台，采集不同角度速度下一段时间内星敏感器的姿态数据，之后利用精度分析方法对姿态数据进行处理，得到不同角速度下星敏感器测量精度。目前观星试验得到星敏感器测量误差主要包括星敏感器高频误差和视场相关低频误差两部分。

则对于星敏感器产品，其精度测试与验证主要手段是外场观星试验。但该方法受外场观测条件影响较大，特别是观测站大气视宁度。对于亚角秒精度星敏感器，其对外场观测条件提出更高精度要求。通过对国内天文台相关测试数据进行分析，目前国内观测条件最好的云南丽江天文观测站平均视宁度约为0.7″，常年基本维持在0.9″以下，具备亚角秒级精度产品测试的基本条件。但目前云南丽江天文观测站观星条件存在以下问题：

(1)观测条件相对简单，尚无配套测试设备，无法进行产品动态精度测试；

(2)气候多变，大部分时间为雨季，可观测天数较少，难以实现产品在交付时间内完成产品精度测试；

(3)观测成本较高，每台产品均需前往丽江天文观测站进行精度测试及验证，需要花费大量精力、物力及人力等资源。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种亚角秒星敏感器地面精度测试验证系统及方法，该方法可对产品地面静态及动态条件下优于0.1″精度进行测试及验证，解决了星敏感器产品难以通过试验对亚角秒级精度进行有效测试及验证的问题。该方法易于实现，使用方便，可有效节省试验成本，解放人力资源。该方法不仅可实现单个探头亚角秒精度测试与验证，同时，可对多个探头融合后实现亚角秒精度进行测试及验证，可适应众多亚角秒精度产品类型，具有很好的推广应用价值，该方法为一种切实可行、实现代价低且便于使用的甚高精度星敏感器精度测试与验证方法。

本发明的技术解决方案是：