[发明专利]空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法

说明书

本发明公开了一种空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法，包括：S1、建立动态标定星敏感器安装误差角模型；S2、推导星敏感器安装误差标定方法；S3、星敏感器安装误差标定方法有效性验证，及星敏感器安装误差校正。本发明仿真结果表明，利用所设计的动态辨识方法能够准确且快速地对星敏感器安装误差角进行在线标定和补偿校正，有效地提高了惯性/天文组合导航系统精度。

技术领域

本发明涉及空天飞行器技术，特别是涉及一种空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法。

背景技术

空天飞行器是指具有航空器和航天器两种功能的新型飞行器，从地面通过助推器发射到轨道空间，完成任务并长时间在轨运行，最后到达再入点返回地球。空天飞行器导航关键技术是实现其智能自主控制的核心技术，星敏感器作为空天飞行器的导航传感器之一，由于其独有的隐蔽性和自主性，对空天飞行器发射端和入轨段的自主导航具有重要作用。星敏感器自身精度可达到角秒级，星敏感器的安装误差作为决定天文导航精度的主要因素,限制了一体化安装的惯性/天文组合导航系统的定姿、定位性能。

目前星敏感器安装误差的标定与校正主要在起飞前地面完成，利用星模拟器和方位基准对星敏感器安装误差进行标定的方法，以及星敏感器安装误差的三位置地面标定方法，以上方法均能够精确的标定出星敏感器安装误差，但空天飞行器执行一次任务往往长达几百天，历经发射、在轨和再入三个任务阶段，一体化的惯性/天文导航系统中星敏感器固联在载体上，由于发射过程中的振动、冲击等因素，以及随着长时间累计的安装角漂移，导致其安装误差可能达到角分级。因此需要在载体起飞后，对星敏安装误差进行在线的标定与校正，保证天文导航输出精度。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法。

技术方案：本发明的空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法，包括以下步骤：

S1、建立动态标定星敏感器安装误差角模型；

S2、推导星敏感器安装误差标定方法；

S3、星敏感器安装误差标定方法有效性验证，及星敏感器安装误差校正。

进一步的，步骤S1包括以下步骤：

S11、计算星敏感器安装误差角；

将理想星敏感器坐标系设为s'，实际星敏感器坐标系设为s，默认捷联惯导坐标系与理想星敏感器坐标系重合，捷联惯导坐标系设为b，则理想星敏感器坐标系到捷联惯导坐标系的转换矩阵等于三阶单位矩阵I_3×3；由于星敏感器安装误差角的存在，导致理想星敏感器与实际星敏感器安装位置偏离；将由于星敏感器安装误差导致的捷联惯导坐标系与实际星敏感器坐标系间误差角记为δ＝[δ_x δ_y δ_z]^T，δ_x,δ_y,δ_z分别为沿着捷联惯导坐标系x_b、y_b、z_b三个轴向的角度误差，则由实际星敏感器到捷联惯导坐标系的转换矩阵为：

经过小角度近似得：

其中，δ×是δ的反对称矩阵；

S12、基于星矢量量测的观测方程；