[发明专利]一种星敏感器数据优化处理方法

摘要

本发明提供了一种星敏感器数据优化处理方法，属于数据优化处理方法技术领域。本发明的方法可用于星敏感器测量数据处理，提高星敏感器姿态输出稳定度和精度。本发明的方法主要是对星敏感器测量数据进行改进的转换、抽取、插值、滤波，然后利用融合Allan方差的小波分析方法对星敏感器输出数据进行优化处理，提升星敏感器输出姿态的稳定度和精度。本发明的方法主要优点有：1)准确剔除野值，提升错误冗余能力；2)平滑并消除低频趋势，提升抗干扰能力；3)保证数据连续且等间隔，提升输出姿态稳定度；4)抑制内部工作噪声和观测环境噪声，有效提高信噪比；5)提升星敏感器输出姿态信息精度。

主权项

1.一种星敏感器数据优化处理方法，其特征在于，步骤一、星敏感器输出姿态信息的转换：根据测量时星敏感器的位置与时间信息，将星敏感器基于惯性系的姿态输出信息进行转换，转换为可用作导航系统解算的基于当地地理坐标系中的姿态信息；步骤二、改进的姿态转换：在姿态转换过程中改进姿态转换算法，引入对岁差‑章动、极移、世界时参数的补偿，解决星敏感器输出姿态精度因天文测量信息摄动而降低的问题；步骤三、星敏感器输出姿态信息的抽取：根据设定的角速度阈值对转换后的星敏感器姿态信息进行抽取及分离，保留每次星敏感器有效姿态输出的第一帧信息，同时抽取该帧对应的时间信息，且高精度时间信息分辨率为微秒；步骤四、星敏感器输出姿态信息的异常值剔除：分析星敏感器输出数据的均值和方差，设定对应的平均绝对偏差阈值，对重组的星敏感器姿态信息中超越阈值的异常值进行剔除；步骤五、改进的异常值剔除：在星敏感器/惯性组合导航系统中，引入陀螺角速率信息，结合陀螺角速率和星敏感器角速率，设计更合理、更精准的异常值动态阈值，提高剔除异常值的准确性；步骤六、星敏感器输出姿态信息的插值：采用三次样条插值对非等间隔的重组星敏感器输出数据序列进行插值，使星敏感器输出数据序列变为等间隔采样；步骤七、星敏感器输出姿态信息的滤波：利用中值滤波对星敏感器输出序列进行滤波，使星敏感器输出数据更加平滑；步骤八、改进的滤波方法：考虑到星敏感器三轴姿态之间的相关性，将权重值引入中值滤波，在某一轴输出信息滤波的同时考虑其他两轴的影响，保证三轴姿态四元数的归一性；步骤九、星敏感器输出姿态信息的频域分析：采用快速傅里叶变换方法对滤波后的星敏感器输出数据的频域特性进行分析，确定后续小波降噪所要达到的最低与最高匹配频率，指导相应小波基的选取和分解层数的选取；步骤十、星敏感器输出姿态信息的Allan方差分析：分析星敏感器输出数据的速率斜坡、零偏不稳定性、角度随机游走、量化噪声信息，确定小波降噪中每层分解中设定的软阈值；步骤十一、星敏感器输出姿态信息的小波分析：利用小波分析对星敏感器数据进行分析与分解，并根据分解参数与细节对星敏感器数据进行复原；步骤十二、改进的小波分析：根据频域分析的结果设定小波分析降噪的小波基和分解层数，并根据Allan方差分析结果确定小波降噪的设定阈值。