[发明专利]基于双星敏感器的卫星姿态确定方法及定姿误差分析方法

摘要

基于双星敏感器的卫星姿态确定方法及定姿误差分析方法，它涉及一种卫星姿态确定方法及定姿误差分析方法。本发明为解决现有绕星敏光轴方向的测量误差大并且目前没有对该定姿误差的分析方法的问题。方案一、根据两个星敏感器的测量输出计算各自光轴矢量在惯性系的分量和由各个星敏的安装矩阵计算各自光轴矢量在本体系的分量计算卫星本体系相对于惯性系的姿态，并对该姿态矩阵进行单位正交化处理；方案二、将未进行单位正交化的卫星姿态矩阵中的定姿误差阵C^*分离；根据星敏安装矩阵计算定姿误差矩阵C^*的表达式；求取经过单位正交化后的卫星定姿误差矩阵ΔC。本发明的卫星姿态确定方法及定姿误差分析方法用于卫星姿态确定及定姿误差分析。

主权项

1.一种基于双星敏感器的卫星姿态确定方法，其特征在于所述卫星姿态确定方法由以下步骤实现的：步骤一、根据两个星敏感器的测量输出计算各自光轴矢量在惯性系的分量和并利用所计算的光轴矢量在惯性系的分量进行叉乘得到另一个矢量其具体过程如下：光轴矢量在惯性系的分量和光轴矢量在惯性系的分量积如下：LAi*=CiA*LAA,]]>LBi*=CiB*LBB,]]>LCi*=LAi*×LBi*---(1)]]>其中与分别为星敏感器A与星敏感器B的光轴矢量在各自测量系下的分量，两个分量表达式均为[0，0，1]^T；为星敏感器A输出的惯性系相对于星敏感器A测量系的姿态矩阵，为星敏感器B输出的惯性系相对于星敏感器B测量系的姿态矩阵，见公式(2)所示：CiA*=CibCbACA*,]]>CiB*=CibCbBCB*---(2)]]>式中C_bA为星敏感器A的安装矩阵，C_bB为星敏感器B的安装矩阵，C_ib为实际惯性系相对于本体系的姿态矩阵；为星敏感器A输出的惯性系相对于星敏感器A测量系的姿态矩阵，为星敏感器B输出的惯性系相对于星敏感器B测量系的姿态矩阵；式中分别为星敏A与星敏B的测量噪声矩阵，星敏A与星敏B的测量噪声矩阵具体表达式分别为：其中Δθ_A、为A敏感器在垂直各自光轴方向的测量误差，Δθ_B、为B敏感器在垂直各自光轴方向的测量误差，Δψ_A为A敏感器绕各自光轴方向的测量误差，Δψ_B为B敏感器绕各自光轴方向的测量误差，上述(1)、(2)、(3)式中，含有上标*表示由星敏测量获得，即含有噪声；不含上标*表示真实量；步骤二、由各个星敏的安装矩阵计算各自光轴矢量在本体系的分量并利用进行叉乘得到另一个矢量其具体过程如下：根据星敏安装矩阵C_bA，C_bB可得光轴矢量在本体系的分量和光轴矢量在本体系的分量积：LAb=CbALAA,]]>LBb=CbBLBB,]]>LCb=LAb×LBb---(4)]]>其中C_bA为星敏感器A的安装矩阵，C_bB为星敏感器B的安装矩阵；与分别为星敏感器A与星敏感器B的光轴矢量在各自测量系下的分量；步骤三、计算卫星本体系相对于惯性系的姿态，并对该姿态矩阵进行单位正交化处理，具体过程如下：步骤三一、构造矩阵：令L3×3b=LAbLBbLCb,]]>L3×3i*=LAi*LBi*LCi*,]]>步骤三二、计算卫星本体系相对于惯性系的姿态矩阵，具体表达式为Cbi*=L3×3b(L3×3i*)-1---(5)]]>将步骤一得到的和步骤二得到的代入卫星本体系相对于惯性系的姿态矩阵中；步骤三三、利用最小二乘法对步骤三二中的姿态矩阵进行单位正交化，具体表达式为：Cbi0=12Cbi*(3E-(Cbi*)T(Cbi*))---(6)]]>式中，E为3×3的单位阵，将公式(5)代入公式(6)中。