CN105806369B - 一种星敏感器在轨光行差修正方法 - Google Patents
一种星敏感器在轨光行差修正方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种星敏感器在轨光行差修正方法,包含以下步骤:根据上注的轨道参数计算得到星敏感器相对太阳的线速度,并计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量;根据星敏感器的姿态输出计算得到星敏感器的惯性指向;根据星敏感器的惯性指向计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量在星敏感器测量坐标系中的分量,并得到光行差引起的偏角值;根据光行差引起的偏角值计算得到星敏感器在轨光行差修正值,并根据此修正值在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。本发明能够有效提高星敏感器的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及航天器姿态控制技术领域,具体涉及一种星敏感器在轨光行差修正方法。
背景技术
星敏感器作为目前航天器中最重要的姿态测量敏感器,其精度直接影响航天器姿态测量精度,因此对其误差进行修正则尤为重要。影响星敏感器测量精度的因素主要有:系统偏差(Bias)、慢变误差(LFE)、噪声等效角(NEA)。其中,光行差是慢变误差中主要的误差源。目前,在研制星敏感器过程中已认识到这些误差的存在,但还未在产品中进行修正。
发明内容
本发明的目的在于提供一种星敏感器在轨光行差修正方法,能够有效提高星敏感器的测量精度。
为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案实现:一种星敏感器在轨光行差修正方法,其特点是,包含以下步骤:
S1、根据上注的轨道参数计算得到星敏感器相对太阳的线速度Ve,并计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000;
S2、根据星敏感器的姿态输出计算得到星敏感器的惯性指向;
S3、根据星敏感器的惯性指向计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss,并得到光行差引起的偏角值α;
S4、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差修正值,并根据此修正值在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
所述的步骤S1中包含:
S1.1、根据太阳视运动轨道平近点角和太阳视运动轨道偏心率,计算得到t时刻的真近点角fs;
S1.2、根据t时刻的真近点角fs及太阳视运动轨道近地点幅角,计算得到t时刻地球相对太阳的线速度Ve;
S1.3、根据太阳视运动轨道倾角及上注轨道参数,计算得到星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000。
所述的步骤S1.1中t时刻的真近点角fs的计算公式为:
fs=Ms+2essin(Ms)+1.25es 2sin(2Ms)
式中,Ms为太阳视运动轨道平近点角,es为太阳视运动轨道偏心率。
所述的步骤S1.2中t时刻地球相对太阳的线速度Ve的计算公式为:
式中,fs为真近点角,ωs为太阳视运动轨道近地点幅角。
所述的步骤S1.3中星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000的计算公式为:
式中,ε为太阳视运动轨道倾角,v=[vx,vy,vz]T为星敏感器相对地球线速度在J2000.0坐标系的投影分量,由上注轨道参数计算得到,单位m/s。
所述的步骤S2具体包含:
采集t时刻星敏感器的四元数Q,即可计算出星敏感器的惯性指向,其中,Q=[q0 q1q2 q3]T。
所述的步骤S3中计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss的计算公式为:
式中,Q(Vss)=[0VSS(x)VSS(y)VSS(z)]T,Q*=[q0-q1-q2-q3]T,为四元数相乘,Q(VJ2000)=[0VJ2000(x)VJ2000(y)VJ2000(z)]T,Q=[q0 q1 q2 q3]T。
所述的步骤S3中光行差引起的偏角值α的计算公式为:
式中,α为光行差引起的偏角值,V为线速度,c为光速。
所述的步骤S3中计算光行差引起的偏角值α的步骤包含:
计算星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角αx,
计算星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角αy,
所述的步骤S4包含:
S4.1、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,其中,式中,αx为星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角,αy为星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角;
S4.2、根据星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,计算得到星敏感器修正四元数Q',其中,Q=[q0 q1 q2 q3]T,为四元数相乘;
S4.3、星敏感器修正四元数Q'作为星敏感器在轨光行差修正值,并在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
本发明一种星敏感器在轨光行差修正方法与现有技术相比具有以下优点:该方法主要利用上注的轨道参数计算星敏感器相对太阳的线速度,利用星敏感器的姿态输出计算星敏感器惯性指向,根据计算得到的惯性指向计算线速度在星敏感器测量坐标系中的分量,进而计算光行差引起的偏差角,最后在星敏感器姿态输出时进行修正,能够有效提高星敏感器的测量精度。
附图说明
图1为本发明一种星敏感器在轨光行差修正方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图,通过详细说明一个较佳的具体实施例,对本发明做进一步阐述。
如图1所示,一种星敏感器在轨光行差修正方法,包含以下步骤:
S1、根据上注的轨道参数计算得到星敏感器相对太阳的线速度Ve,并计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000。
S1.1、根据太阳视运动轨道平近点角和太阳视运动轨道偏心率,计算得到t时刻的真近点角fs。
t时刻的真近点角fs的计算公式为:
fs=Ms+2essin(Ms)+1.25es 2sin(2Ms)
式中,Ms为太阳视运动轨道平近点角,es为太阳视运动轨道偏心率。
S1.2、根据t时刻的真近点角fs及太阳视运动轨道近地点幅角,计算得到t时刻地球相对太阳的线速度Ve。
t时刻地球相对太阳的线速度Ve的计算公式为:
式中,fs为真近点角,ωs为太阳视运动轨道近地点幅角。
S1.3、根据太阳视运动轨道倾角及上注轨道参数,计算得到星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000。
星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000的计算公式为:
式中,ε为太阳视运动轨道倾角,v=[vx,vy,vz]T为星敏感器相对地球线速度在J2000.0坐标系的投影分量,由上注轨道参数计算得到,单位m/s。
S2、根据星敏感器的姿态输出计算得到星敏感器的惯性指向。
采集t时刻星敏感器的四元数Q,即可计算出星敏感器的惯性指向,其中,Q=[q0 q1q2 q3]T。
S3、根据星敏感器的惯性指向计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss,并得到光行差引起的偏角值α。
计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss的计算公式为:
式中,Q(Vss)=[0VSS(x)VSS(y)VSS(z)]T,Q*=[q0-q1-q2-q3]T,为四元数相乘,Q(VJ2000)=[0VJ2000(x)VJ2000(y)VJ2000(z)]T,Q=[q0 q1 q2 q3]T。
光行差引起的偏角值α的计算公式为:
式中,α为光行差引起的偏角值,V为线速度,c为光速。
计算光行差引起的偏角值α的步骤包含:
计算星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角αx,
计算星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角αy,
S4、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差修正值,并根据此修正值在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
S4.1、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,其中,式中,αx为星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角,αy为星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角;
S4.2、根据星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,计算得到星敏感器修正四元数Q',其中,Q=[q0 q1 q2 q3]T,为四元数相乘;
S4.3、星敏感器修正四元数Q'作为星敏感器在轨光行差修正值,并在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍,但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后,对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此,本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (9)
1.一种星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,包含以下步骤:
S1、根据上注的轨道参数计算得到星敏感器相对太阳的线速度,并计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000;所述的步骤S1中包含:
S1.1、根据太阳视运动轨道平近点角和太阳视运动轨道偏心率,计算得到t时刻的真近点角fs;
S1.2、根据t时刻的真近点角fs及太阳视运动轨道近地点幅角,计算得到t时刻地球相对太阳的线速度Ve;
S1.3、根据太阳视运动轨道倾角及上注轨道参数,计算得到星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000;
S2、根据星敏感器的姿态输出计算得到星敏感器的惯性指向;
S3、根据星敏感器的惯性指向计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss,并得到光行差引起的偏角值α;
S4、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差修正值,并根据此修正值在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
2.如权利要求1所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S1.1中t时刻的真近点角fs的计算公式为:
fs=Ms+2essin(Ms)+1.25es 2sin(2Ms)
式中,Ms为太阳视运动轨道平近点角,es为太阳视运动轨道偏心率。
3.如权利要求2所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S1.2中t时刻地球相对太阳的线速度Ve的计算公式为:
式中,fs为真近点角,ωs为太阳视运动轨道近地点幅角。
4.如权利要求3所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S1.3中星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000的计算公式为:
式中,ε为太阳视运动轨道倾角,v=[vx,vy,vz]T为星敏感器相对地球线速度在J2000.0坐标系的投影分量,由上注轨道参数计算得到,单位m/s。
5.如权利要求1所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S2具体包含:
采集t时刻星敏感器的四元数Q,即可计算出星敏感器的惯性指向,其中,Q=[q0 q1 q2q3]T。
6.如权利要求1所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S3中计算星敏感器相对太阳的线速度在2000.0惯性坐标系的投影分量VJ2000在星敏感器测量坐标系中的分量Vss的计算公式为:
式中,Q(Vss)=[0 VSS(x) VSS(y) VSS(z)]T,Q*=[q0 -q1 -q2 -q3]T,为四元数相乘,Q(VJ2000)=[0 VJ2000(x) VJ2000(y) VJ2000(z)]T,Q=[q0 q1 q2 q3]T。
7.如权利要求1所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S3中光行差引起的偏角值α的计算公式为:
式中,α为光行差引起的偏角值,V为线速度,c为光速。
8.如权利要求7所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S3中计算光行差引起的偏角值α的步骤包含:
计算星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角αx,
计算星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角αy,
式中,VSS(x)为星敏感器X轴线速度,VSS(y)为星敏感器Y轴线速度,c为光速。
9.如权利要求8所述的星敏感器在轨光行差修正方法,其特征在于,所述的步骤S4包含:
S4.1、根据光行差引起的偏角值α计算得到星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,其中,式中,αx为星敏感器X轴线速度VSS(x)所引起的偏差角,αy为星敏感器Y轴线速度VSS(y)所引起的偏差角;
S4.2、根据星敏感器在轨光行差引起的偏差四元数ΔQ,计算得到星敏感器修正四元数Q',其中,Q=[q0 q1 q2 q3]T,为四元数相乘;
S4.3、星敏感器修正四元数Q'作为星敏感器在轨光行差修正值,并在星敏感器姿态输出时对星敏感器在轨光行差进行修正。
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Families Citing this family (7)
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CN106843248B (zh) * | 2017-01-24 | 2019-05-31 | 上海航天控制技术研究所 | 一种卫星发射入轨后单机安装偏差估计和修正方法 |
CN106843250B (zh) * | 2017-02-15 | 2019-12-10 | 上海航天控制技术研究所 | 一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法 |
CN107689064B (zh) * | 2017-08-08 | 2020-08-07 | 武汉大学 | 顾及光行差改正的卫星光学严格几何成像模型构建方法 |
CN113252075B (zh) * | 2021-05-12 | 2023-04-25 | 中国科学院微小卫星创新研究院 | 一种基于轨道周期特性的星敏感器精度修正方法 |
CN113483783B (zh) * | 2021-05-31 | 2022-08-12 | 上海卫星工程研究所 | 一种用于运动目标监测的遥感卫星光行差校正方法及系统 |
CN113720350B (zh) * | 2021-08-03 | 2023-09-26 | 上海卫星工程研究所 | 一种多头星敏感器在轨测量精度评估方法和系统 |
CN114440886B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-09-05 | 上海航天控制技术研究所 | 一种大偏心率轨道高精度轨道计算方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102252673A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-11-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种星敏感器在轨光行差的修正方法 |
CN102288199A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种星敏感器的地面测试方法 |
CN104977021A (zh) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种星光导航环境误差补偿方法 |
Family Cites Families (1)
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---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102252673A (zh) * | 2011-06-03 | 2011-11-23 | 哈尔滨工业大学 | 一种星敏感器在轨光行差的修正方法 |
CN102288199A (zh) * | 2011-06-22 | 2011-12-21 | 哈尔滨工业大学 | 一种星敏感器的地面测试方法 |
CN104977021A (zh) * | 2014-04-02 | 2015-10-14 | 北京自动化控制设备研究所 | 一种星光导航环境误差补偿方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
星敏感器低频误差分析;卢欣等;《空间控制技术与应用》;20140430;第40卷(第2期);第1-7页 * |
星敏感器在轨测量误差分析;霍德聪等;《遥感学报》;20121231;第57-60页 * |
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