[发明专利]提高线阵列静态红外地平仪姿态测量精度的方法

摘要

本发明公开了一种提高星载线阵列静态红外地平仪精度的方法，它包括地球-太空边界位置初判、参考信号的选取、探测器信号归一化、边界判定元选取、高精度地球-太空边界位置检测和高精度姿态计算。本发明结合地平仪的特点，着眼于过渡带对应的探测元信号随地球-太空边界在探测器视场内移动而规律性变化的特点，创新地提出利用“边界判定元”高精度的定位地球-太空边界位置的方法来提高地平仪姿态测量精度。本发明克服了目前地平仪设计中探测元瞬时视场角与测量精度、姿态测量范围相互制约的问题，还具有计算量小，易于实现，通用性强的特点，可应用到不同轨道高度的星载线阵列静态红外地平仪中。

主权项

一种提高线阵列静态红外地平仪姿态测量精度的方法，其特征在于包括以下步骤：1)地球‑太空边界位置初判采用背景技术中所述的线阵列静态红外地平仪地球‑太空边界位置检测方法，从地平仪一个探头的探测器输出的电压信号中判定出地球‑太空边界位置值P，即地球‑太空边界处于探测器的第P元上，P为整数，取值范围为1～N，N为地平仪所用线阵列探测器元数；2)参考信号的选取在探测器每帧输出的电压信号中选择合适的地球参考信号与太空参考信号，太空参考信号Vspace计算公式： V space = Σ i = 1 P - 1 V i / ( P - 1 ) - - - ( 1 ) Vi表示单个地平仪头部中探测器从太空端向地球端第i个探测元输出的电压信号量化值；地球参考信号Vearth计算公式：Vearth＝max(VP+2，...，VN)                        (2)其中VP+2，...，VN表示从太空端向地球端第P+2个探测元至第N个探测元输出的电压信号；3)探测元信号归一化根据地球参考信号与太空参考信号，对探测器输出的电压信号进行灰度拉伸，归一化为0～100之间的数值，归一化处理公式：V′i＝100(Vi‑Vspace)/(Vearth‑Vspace)              (3)其中V′i表示单个地平仪头部内探测器从太空端向地球端的第i个探测元电压信号归一化后的值，依公式3对所有探测器的探测元电压信号进行归一化处理；4)边界判定元选取根据地平仪的表示过渡带映射到探测器上所占的探测元数的参数α/θ选取边界判定元，其中α为地球‑太空边界CO2辐射过渡带对地平仪张角，θ为地平仪中探测器单个探测元的视场角，具体选取方法如下：当α/θ＜＜1时，单个探测元视场角远大于过渡带张角，边界判定元选择归一化后的第P元，记为V′P；当α/θ≤1时，边界判定元选择归一化后的第P元和第P+1元数据，记为V′P和V′P+1；当1＜α/θ＜2时，边界判定元选择归一化后的第P‑1，P，P+1三个元；当2＜α/θ＜3时，边界判定元选择归一化后的第P‑1，P，P+1，P+2四个元；5)高精度地球‑太空边界位置检测对步骤4中选取的边界判定元求和，记为V′sum，其计算公式为：当α/θ＜＜1时，V′sum＝V′P；当α/θ≤1时，V′sum＝V′P+V′P+1；当1＜α/θ＜2时，V′sum＝V′P‑1+V′P+V′P+1；当2＜α/θ＜3时，V′sum＝V′P‑1+V′P+V′P+1+V′P+2；将判定元之和代入高精度地球‑太空边界位置值的公式： P ′ = P - 0.5 + V high ′ - V sum ′ V high ′ - V low ′ - - - ( 4 ) 其中，P′为高精度地球‑太空边界位置值；V′high和V′low为常数，等于边界判定元信号之和V′sum随地球‑太空边界移动所能得到的最大值与最小值；6)高精度姿态计算依步骤1‑5，对地平仪每个探头的探测器输出信号进行太空‑地球边界位置检测，设检测出A、B、C、D4个探测器中太空‑地球边界位置值分别记为P′A、P′B、P′C、P′D，进而计算得到高精度的滚动角、俯仰角姿态信息。