[发明专利]卫星GNC系统半物理仿真闭环测试陀螺零位标定方法

说明书

本发明涉及一种卫星GNC系统半物理仿真闭环测试陀螺零位标定方法。利用稳态半物理闭环试验中动力学角速度与星上遥测陀螺输出角速度进行实时比较，修正陀螺零位(含地速)，以满足系统对高精度陀螺的性能要求。该方法不需要中断半物理仿真测试，可以提高陀螺零位标定的效率，精度。

技术领域

本发明涉及某高轨卫星GNC系统半物理仿真试验中陀螺零位标定方法，本方法可以提高标定的效率和标定的精度，以满足GNC系统对高精度陀螺的使用要求，达到卫星GNC系统仿真测试的要求。

背景技术

某些卫星对陀螺精度要求很高，要利用陀螺输出的角速度进行长时间(4000s)积分，实时得到卫星姿态；陀螺在交付GNC系统时会对陀螺零位进行标定，标定值不包括地速，且很多卫星用陀螺零位开机零位重复性、零位长时间稳定性不高，卫星GNC系统半物理仿真试验有地速影响，在系统对陀螺零位标定精度较高时，GNC系统陀螺零位需要再次进行标定。GNC系统半物理仿真测试陀螺零位标定一般在试验开始前进行标定，待陀螺上电稳定两个小时后，再在无外界干扰环境下，采集陀螺敏感到的地速以及陀螺零位本身输出，持续半小时，对陀螺零位数据取平均值，标定陀螺零位。该方法效率比较低，精度差，一旦标定精度不符合，面临再次标定的困境。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供不中断卫星GNC系统半物理仿真闭环试验，快速、高精度标定陀螺零位的方法，提高GNC系统闭环仿真测试的效率。

本发明解决技术的方案是：卫星GNC系统半物理仿真闭环测试陀螺零位标定方法，通过下述方式实现：

设置卫星GNC系统半物理仿真闭环试验中卫星采用稳态飞轮PD控制算法闭环控制，将卫星动力学模型中干扰力矩设置为0Nm；

在卫星GNC系统半物理仿真闭环试验过程中，卫星GNC系统处于稳定状态后，在每个控制周期即控制节拍根据遥测下传的姿态角偏差，结合PD控制参数，计算出当前节拍陀螺零位，并进行陀螺零位标定。

优选的，利用下式计算当前节拍的陀螺零位：

其中，T_x(k),T_y(k),T_z(k)分别为当前节拍滚动、俯仰、偏航控制力矩，为0Nm；分别为当前节拍遥测下传的滚动、俯仰、偏航姿态角；K_Px,K_Py,K_Pz及K_dx，K_dy，K_dz为飞轮PD控制器参数，为常数；即为陀螺的零位。

优选的，卫星GNC系统处于稳定状态后，由飞轮PD控制器计算出当前节拍陀螺零位，并进行陀螺零位标定。

优选的，标定后新的遥测姿态角能够快速评定陀螺零位修正的精度，即根据新的遥测姿态角计算陀螺零位修正的残差，以便再次修正。

卫星GNC系统半物理仿真闭环测试陀螺零位标定方法，通过下述方式实现：

设置卫星GNC系统半物理仿真闭环试验中卫星采用稳态飞轮PID控制算法闭环控制；

在卫星GNC系统半物理仿真闭环试验过程中，卫星GNC系统处于稳定状态后，将陀螺实时输出角速度与动力学角速度进行比较，得到当前节拍陀螺零位，生成陀螺零位参数注数包，并发给星载计算机，对陀螺零位进行修正即注数修正，进而完成陀螺零位标定。

优选的，卫星GNC系统半物理仿真闭环试验过程中，卫星姿态确定方式先选择星敏+陀螺融合定姿方式；星敏提供初始姿态，然后选择单陀螺，仅由陀螺提供姿态信息进行姿态确定。

优选的，所述的注数修正目标至动力学三轴姿态角速度均值达到预期的0值位。