[发明专利]一种重力卫星质心在轨标定方法及系统

说明书

本发明涉及一种重力卫星质心在轨标定方法及系统。该方法包括：根据标定方向调整重力卫星的姿态初始状态；根据所述重力卫星的姿态初始状态，调节星载磁力矩器产生角加速度信号的参数；获取安装在航天器上的加速度计的加速度数据；获取所述重力卫星测量的航天器的姿态数据；将所述加速度数据和所述航天器的姿态数据进行最小二乘拟合，得到加速度计与所述重力卫星质心之间的偏差估计值；根据所述加速度计的位置和所述偏差估计值，标定所述重力卫星质心。本发明可以提高质心标定的效率。

技术领域

本发明涉及卫星测量领域，特别是涉及一种重力卫星质心在轨标定方法及系统。

背景技术

卫星重力测量技术可以克服地面连续重力观测站点相对比较少，高精度重复重力观测比较耗时，难以获得连续的时变重力场信息的缺点，具有全天候、全球覆盖、精度均匀等优点。

质心标定作为重力卫星在轨运行期间重要的测试步骤，决定了非保守力得测量精度，是获取高精度地球重力场的关键。卫星质心在轨标定，通过卫星平台进行指定姿态旋转机动，当卫星质心与加速度计所在位置不重合时，利用卫星的姿态运动在加速度计所在位置产生的平动加速度来估计相应的质心偏差。但是，一般的卫星质心标定方法需要在三个方向上各做一次标定才能得到质心偏差的结果，这对卫星控制和飞行状态提出了较高要求，导致标定效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种重力卫星质心在轨标定方法及系统，利用一次标定过程就能获取重力卫星的质心，提高标定效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种重力卫星质心在轨标定方法，包括：

根据标定方向调整重力卫星的姿态初始状态；

根据所述重力卫星的姿态初始状态，调节星载磁力矩器产生角加速度信号的参数；

获取安装在航天器上的加速度计的加速度数据；

获取所述重力卫星测量的航天器的姿态数据；

将所述加速度数据和所述航天器的姿态数据进行最小二乘拟合，得到加速度计与所述重力卫星质心之间的偏差估计值；

根据所述加速度计的位置和所述偏差估计值，标定所述重力卫星质心。

可选的，所述根据标定方向调整重力卫星的姿态初始状态，具体包括：

将俯仰方向、偏航方向和翻滚方向分别确定为三维坐标系的三个坐标轴，所述三维坐标系包括x轴、y轴和z轴；

当标定方向为绕x轴旋转进行标定时，调整重力卫星在x轴的初始角速度大于5×10^-4rad/s，在y轴的初始角速度大于1×10^-3rad/s；

当标定方向为绕y轴旋转进行标定时，调整重力卫星在y轴的初始角速度大于5×10^-4rad/s，在z轴的初始角速度大于1×10^-3rad/s；

当标定方向为绕z轴旋转进行标定时，调整重力卫星在z轴的初始角速度大于5×10^-4rad/s，在y轴的初始角速度大于1×10^-3rad/s。

可选的，所述根据所述重力卫星的姿态初始状态，调节星载磁力矩器产生角加速度信号的参数，具体包括：

调节星载磁力矩器产生角加速度信号的幅值为10^-5rad/s²、频率为0.1Hz且波形为方波或者正弦波。

可选的，所述获取安装在航天器上的加速度计的加速度数据，具体包括：

获取所述加速度计在三个方向的平动加速度；所述三个方向分别为俯仰方向、偏航方向和翻滚方向。