[发明专利]基于两步Kalman滤波的星光导航方法及系统

权利要求书

1.一种基于两步Kalman滤波的星光导航方法，其特征在于，包括：

根据原始星光角距观测信息和轨道预报信息，经Kalman滤波算法获取初步卫星轨道信息；

根据所述初步卫星轨道信息，对地球敏感器地球扁率误差进行修正，获取精确地心矢量信息；

根据所述精确地心矢量信息，获取精确星光角距观测信息；

根据所述精确星光角距观测信息和所述轨道预报信息，再次采用Kalman滤波算法获取精度较高的卫星轨道信息。

2.如权利要求1所述的基于两步Kalman滤波的星光导航方法，其特征在于，采用原始星光角距观测信息计算初步卫星轨道信息包括：

采集星敏感器观测单位恒星矢量结合星敏感器安装矩阵R_bs，得到卫星本体坐标系下单位恒星矢量

采集地球敏感器观测单位地心矢量结合地球敏感器安装矩阵R_be，得到卫星本体坐标系下单位地心矢量

利用所述卫星本体坐标系下单位恒星矢量及所述卫星本体坐标系下单位地心矢量构造所述原始星光角距观测信息θ：

3.如权利要求1所述的基于两步Kalman滤波的星光导航方法，其特征在于，根据所述初步卫星轨道信息，对地球敏感器地球扁率误差进行修正，获取精确地心矢量信息包括：

根据所述初步卫星轨道信息，计算地球敏感器扫入地球点位置坐标P_in及扫出地球点位置坐标P_out；

根据所述地球敏感器扫入地球点位置坐标P_in及扫出地球点位置坐标P_out，修正地球敏感器扫入天底角η_in及扫出天底角η_out；

根据地球敏感器敏感地平模型结合修正后的扫入天底角η_in及扫出天底角η_out获得敏感器坐标系下精确单位地心矢量

4.如权利要求3所述的基于两步Kalman滤波的星光导航方法，其特征在于，根据所述卫星初步轨道信息，计算地球敏感器扫入地球点位置坐标P_in及扫出地球点位置坐标P_out包括：

基于公式(4)计算扫入地球点位置坐标P_in及扫出地球点位置坐标P_out：

式中，P_in/out为地球敏感器扫入扫出地球点位置坐标，S和O分别为卫星及地心位置坐标；

OP_in/out为扫入扫出地球点惯性坐标系位置向量，SP_in/out为惯性坐标系下卫星到扫入扫出地球点的向量，为其单位向量表示；

D＝diag(1,1,1/(1-e)²)，Y_s为地球敏感器扫描轴在敏感器坐标系的单位向量表示；

基于公式(5)计算惯性坐标系到地球敏感器坐标系转换矩阵R_ei：

R_ei＝(R_be)^T·R_bs·R_si (5)

式中，R_si为惯性坐标系到星敏坐标系的转换矩阵，通过星敏感器实时输出惯性系四元数信息转换得到。

5.如权利要求3所述的基于两步Kalman滤波的星光导航方法，其特征在于，根据所述地球敏感器扫入地球点位置坐标P_in及扫出地球点位置坐标P_out，修正地球敏感器扫入天底角η_in及扫出天底角η_out，包括：

将扫入扫出地球点惯性坐标位置向量模值|OP_in/out|及卫星惯性系位置向量r代入式(6)，天底角η_in，η_out中的地球扁率误差可被相应修正；

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