[发明专利]天文定位系统水平测量的倾角传感器安装参数标定方法

摘要

本发明涉及一种天文定位系统水平测量的倾角传感器安装参数标定方法，属于标定技术。天文定位所使用的倾角传感器在安装过程中存在输入轴不对准误差，以输入轴不对准角来表示。天文定位根据已知自然天体构成的星表，对拍摄的星象进行星图识别；利用时间子系统提供的精确时间信息以及倾角传感器所提供的姿态信息，通过相关的坐标转换和数据优化实现系统的精确定位。利用GPS设备提供精确的经纬度信息即可完成高精度的姿态测量工作。通过在天文定位系统中增加GPS设备，完成其自身的姿态测量，将测量结果与倾角传感器的测量值建立联系，即可对倾角传感器的输入轴不对准角参数进行标定。减小甚至消除输入轴不对准误差，提高倾角传感器的测量精度。

主权项

1.一种天文定位系统水平测量的倾角传感器安装参数标定方法，其特征在于：步骤如下：/n步骤一：将倾角传感器安装面紧密、平整、稳定地安装于天文定位系统的被测面；/n步骤二：为天文定位系统增加GPS定位模块，完成测者经纬度信息的实时测量；/n步骤三：将天文定位系统的平台随机倾斜，倾斜范围在倾角传感器的量程范围内；/n步骤四：通过天文定位系统观测自然天体，获取一幅星图，通过星图预处理、质心提取、星图识别过程，分别获取星观测量在载体坐标系中的矢量位置，以及星参考量在国际地球参考系ITRS中的矢量位置；/n步骤五：根据GPS定位模块提供的测者经纬度信息，利用公式(1)获得星参考量在测者本地地平坐标系ENU中的矢量位置；/n /n其中，λ，分别表示使用GPS定位模块获取的测者所在位置的经度和纬度，表示星参考量在国际地球参考系ITRS中的矢量位置，表示星参考量在测者本地地平坐标系ENU中的矢量位置；/n步骤六：利用步骤四、步骤五获取3颗以上星观测量在载体坐标系B中的矢量位置及其对应的星参考量在测者本地地平坐标系ENU中的矢量位置，利用四元数估计方法(QUEST)，得到载体坐标系B与测者本地地平坐标系ENU之间的过渡矩阵为了便于表述，在此设过渡矩阵如式(2)：/n /n其中，a₁₁～a₃₃均为已知常数；/n步骤七：利用几何关系完成倾角传感器的输入轴不对准角标定，已知倾角传感器敏感轴的测量角为ρ，待标定的输入轴不对准角为ω；令倾角传感器的敏感轴矢量为V，由于倾角传感器紧密贴合于天文定位系统的待测平面安装，其敏感轴矢量方向与天文定位系统载体坐标系的X_BOY_B平面重合或平行；则倾角传感器的敏感轴在载体坐标系B中的单位矢量V^B可用式(3)表示：/nV^B＝[cosω,sinω,0]^T (3)/n根据坐标变换关系可得，倾角传感器的敏感轴在测者本地地平坐标系ENU中的单位矢量V^ENU如式(4)：/n /n由于V^ENU与测者本地地平坐标系ENU的EON平面的夹角理论上与倾角传感器的敏感轴水平测量角ρ一致，因此通过解非线性方程(5)得到倾角传感器敏感轴的输入轴不对准角ω；/n /n