[发明专利]一种成像式地球敏感器地球扁率修正方法

摘要

一种成像式地球敏感器地球扁率修正方法，首先提取地球轮廓点在敏感器光电探测器上的像点坐标，计算像点在航天器本体系中的单位矢量；然后假设地球为标准球形，计算地心矢量V_EB，并根据地心矢量V_EB得到航天器的滚动角和俯仰角θ；根据前一时刻航天器的姿态预估当前时刻航天器的偏航角ψ，同时从航天器姿态轨道控制系统获取航天器的当前位置以及坐标系转换矩阵，计算地球轮廓点的方位角σ；再根据地球轮廓点的方位角σ计算其对应的视角半径η；最后利用地球轮廓点的视角半径η消除地球扁率的影响，获得修正后的地心矢量。本发明方法操作简单，可以提供更为精确的地心矢量。

主权项

1.一种成像式地球敏感器地球扁率修正方法，其特征在于步骤如下：(1)提取地球轮廓点在敏感器光电探测器上的像点坐标，计算像点在航天器本体系中的单位矢量；(2)假设地球为标准球形，计算地心矢量V_EB，并根据地心矢量V_EB得到航天器的滚动角和俯仰角θ，(3)根据前一时刻航天器的姿态预估当前时刻航天器的偏航角ψ，同时从航天器姿态轨道控制系统获取航天器的当前位置以及坐标系转换矩阵，计算地球轮廓点的方位角σ，计算公式为：E_iG＝[xyz]^T＝C_GλC_λIC_IOC_OBE_iB其中E_iB为地球轮廓点在航天器本体系中的单位矢量，E_iG为地球轮廓点在地理坐标系中的单位矢量，C_OB为航天器本体系到轨道坐标系的转换矩阵，且COB=CBOT,]]>C_IO为轨道坐标系到惯性坐标系的转换矩阵，且CIO=COIT,]]>C_λI为惯性坐标系到零经度辅助坐标系的转换矩阵，且CλI=CIλT,]]>C_Gλ为零经度辅助坐标系到地理坐标系的转换矩阵，且CGλ=CλGT;]]>COI=01000-1-100cosUsinU0-sinUcosU00011000cosisini0-sinicosicosΩsinΩ0-sinΩcosΩ0001]]>i为航天器的轨道倾角、Ω为升交点赤径、ω为近地点幅角、f为真近点角，且U＝ω+f，CIλ=cosζsinζ0-sinζcosζ0001]]>ζ为地心到春分点的矢量与地心到零经度方向矢量的夹角，CλG=-cosλsinδ-sinλ-cosλcosδ-sinλsinδcosλ-sinλcosδcosδ0-sinδ]]>λ为航天器所在位置的经度，δ为地平平面法线方向与赤道平面的夹角，σ=arctan(xy),x≥0,y≥0]]>(4)根据地球轮廓点的方位角σ计算其对应的视角半径η，计算公式为：cosη＝cosη₀[1+e·F(φσ)]F(φσ)=Re4r2(r2-Re2)[sin2φ+r2-Re2Re2cos2φsin2σ+2·r2-Re2Recosφsinφsinσ];]]>e为地球的扁率，R_e为地球的赤道半径，r为航天器到地心的距离，φ为航天器所在位置的纬度；(5)利用地球轮廓点的视角半径η消除地球扁率的影响，获得修正后的地心矢量。