[发明专利]一种惯性/天文组合系统误差的在线标定方法

摘要

本发明公开了一种惯性/天文组合系统误差的在线标定方法，利用捷联惯导提供的先验姿态信息得到恒星坐标在星敏感器像面上的预测坐标，利用星图识别算法实现实际拍摄到的星点位置与预测坐标的匹配。建立星点预测图像位置坐标与实际星点图像坐标的偏差与惯导姿态误差、星敏感器内外参数误差与星点坐标偏差量之间的精确联系，最终利用Kalman滤波算法实现惯导和星敏感器误差的估计和补偿。本发明可以对全部误差因素实现全局标定，并进一步提高惯性/天文组合导航系统的综合性能，使其达到最佳组合；本发明避免了星敏感器姿态求解过程，即使视场内可用的星点数较少(如星点数3)的条件下也能使滤波器正常工作，提高了观测信息的有效率，提高算法的可靠性。

主权项

1.一种惯性/天文组合系统误差的在线标定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)令惯性/天文组合系统误差在线标定状态空间矢量为：x＝[φX,φY,φZ,ψx,ψy,ψz,δεx,δεy,δεz,δf,δu0,δv0,δp1,δp2,δd1,δd2,δd3]；其中，φX、φY、φZ为惯性/天文组合系统误差在线标定状态变量为捷联惯导姿态误差角；δεx、δεy、δεz为三个陀螺零偏误差值；δf为星敏感器的焦距误差；(δu0,δv0)为星敏感器的主点误差；δp1,δp2,δd1,δd2,δd3为星敏感器的畸变误差；2)利用星敏感器在初始时刻拍摄恒星得到的姿态，对捷联惯导的姿态进行初始化，然后采用陀螺测量得到的角增量完成捷联惯导的自主姿态解算，得到捷联惯导在其每一个采样时刻t_l的姿态矩阵输出值姿态矩阵输出值也即t_k时刻获取捷联惯导输出的姿态矩阵3)获取t_k时刻星敏感器拍摄得到的星图，通过星点提取得到t_k时刻拍摄到的星图帧中的第j个星点图像坐标，其中j＝1...M_k，M_k为第k帧星图中的星点总数，通过星图识别得到第k帧的中的第j个星点的天球坐标，记录对应星点的星号、星等、星点图像坐标(u_k,j,v_k,j)以及星点的天球坐标4)在t_k时刻获取捷联惯导输出的姿态矩阵利用计算星敏感器姿态矩阵的估计值利用估计t_k时刻星敏感器拍摄到的图像中第j颗恒星在星敏感器坐标系内的方向矢量利用计算t_k时刻星敏感器拍摄到的图像中第j颗恒星在星敏感器图像坐标系内的图像坐标估计值(u_k,j,v_k,j)；5)利用步骤3)提取得到的星点实际图像坐标(u_j,k,v_j,k)和步骤4)得到的预测星点图像坐标计算星点图像坐标估计误差利用所述星点图像坐标估计误差建立惯性/天文组合系统误差在线标定的观测方程；6)利用上述观测方程，采用Kalman滤波算法对惯性/天文组合系统的系统误差进行最优估计；7)判断是否收到结束测量的命令，如果是则结束标定，否则跳转到步骤3)。