CN107806887A - 火星导航敏感器安装误差在轨定标方法 - Google Patents

火星导航敏感器安装误差在轨定标方法 Download PDF

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张伟
方宝东
陈晓
尤伟
王骢
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Abstract

本发明公开了一种火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，其包括以下步骤：步骤一，在自主光学导航实施前，根据火星探测轨道设计结果筛选月球或小行星天体作为定标天体，并在合适的时刻进行姿态机动，使火星导航敏感器对准定标天体；步骤二，采用火星导航敏感器在轨拍摄包含目标天体的序列星图，运用星图识别算法及质心算法提取定标天体质心，并对星图质心坐标进行多帧平均在轨处理，减小随机误差；步骤三，根据参考星历、地面站导航数据及火星探测器当前姿态解算获得定标天体的预期质心参数等。本发明能够确定导航敏感器参数误差，提高光学自主导航的可靠性、稳定性和精度。

Description

火星导航敏感器安装误差在轨定标方法
技术领域
本发明涉及一种航天器自主管理方法，特别是涉及一种火星导航敏感器安装误差在轨定标方法。
背景技术
火星导航敏感器是火星探测自主导航中主要的量测设备，其量测精度直接影响着导航的精度，虽然导航敏感器在地面上进行了严格的标定，但是受于发射过程中应力的释放、太空环境的复杂多变、长期飞行器件的老化等多种因素的影响，会使导航敏感器安装参数发生变化，导航敏感器安装参数直接影响视线指向精度，从而影响导航精度，研究火星导航敏感器安装误差在轨自主定标方法，可以根据定标天体的量测获得高精度的指向信息，为导航敏感器提供高精度的几何定标信息，大大提高光学自主导航的可靠性、稳定性和精度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，其能够确定导航敏感器参数误差，提高光学自主导航的可靠性、稳定性和精度。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，火星导航敏感器安装误差在轨定标方法包括以下步骤：
步骤一，在自主光学导航实施前，根据火星探测轨道设计结果筛选月球或小行星天体作为定标天体，并在合适的时刻进行姿态机动，使火星导航敏感器对准定标天体；
步骤二，采用火星导航敏感器在轨拍摄包含目标天体的序列星图，运用星图识别算法及质心算法提取定标天体质心，并对星图质心坐标进行多帧平均在轨处理，减小随机误差；
步骤三，根据参考星历、地面站导航数据及火星探测器当前姿态解算获得定标天体的预期质心参数；
步骤四，根据火星导航敏感器标定模型，确定敏感器标定系数，实现火星敏感器的高精度标定。
优选地，所述火星导航敏感器安装误差在轨定标方法利用火星探测器飞行轨道特性，选取在轨飞行过程中接近的月球或小行星天体作为定标天体。
优选地，所述火星导航敏感器安装误差在轨定标方法在定标过程中涉及的导航敏感器图像处理、质心提取、定标参数解算都是由探测器在轨自主处理完成。
本发明的积极进步效果在于：本发明能够确定导航敏感器参数误差，提高光学自主导航的可靠性、稳定性和精度。
附图说明
图1为本发明火星导航敏感器安装误差在轨定标流程图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。
如图1所示，本发明火星导航敏感器安装误差在轨定标方法包括以下步骤：
步骤一，在自主光学导航实施前，根据火星探测轨道设计结果筛选月球或小行星天体作为定标天体，并在合适的时刻进行姿态机动，使火星导航敏感器对准定标天体；
步骤二，采用火星导航敏感器在轨拍摄包含目标天体的序列星图，运用星图识别算法及质心算法提取定标天体质心，并对星图质心坐标进行多帧平均在轨处理，减小随机误差；
步骤三，根据导航敏感器拍摄时刻的参考星历、地面站导航数据及火星探测器姿态解算获得定标天体的预期质心参数；
步骤四，对比定标天体的预期质心参数和实际提取的质心参数，利用火星导航敏感器标定模型，确定敏感器标定系数，实现火星敏感器的高精度标定。
其中，在上述步骤一中，火星导航敏感器安装误差在轨定标方法利用火星探测器飞行轨道特性，选取在轨飞行过程中接近的月球或小行星天体作为定标天体。
其中，在上述步骤二中，可进行小范围姿态机动，使目标天体出现在火星导航敏感器视场的不同位置，以进一步提高标定精度。
其中，在上述步骤三、步骤四中，火星导航敏感器安装误差在轨定标方法在定标过程中涉及的导航敏感器图像处理、质心提取、定标参数解算都是由探测器在轨自主处理完成。
综上所述，本发明能够确定导航敏感器参数误差，提高光学自主导航的可靠性、稳定性和精度。
以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，其特征在于，所述火星导航敏感器安装误差在轨定标方法包括以下步骤：
步骤一，在自主光学导航实施前，根据火星探测轨道设计结果筛选月球或小行星天体作为定标天体，并在合适的时刻进行姿态机动，使火星导航敏感器对准定标天体；
步骤二，采用火星导航敏感器在轨拍摄包含目标天体的序列星图，运用星图识别算法及质心算法提取定标天体质心，并对星图质心坐标进行多帧平均在轨处理，减小随机误差；
步骤三，根据参考星历、地面站导航数据及火星探测器当前姿态解算获得定标天体的预期质心参数；
步骤四，根据火星导航敏感器标定模型，确定敏感器标定系数，实现火星敏感器的高精度标定。
2.如权利要求1所述的火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，其特征在于，所述火星导航敏感器安装误差在轨定标方法利用火星探测器飞行轨道特性，选取在轨飞行过程中接近的月球或小行星天体作为定标天体。
3.如权利要求1所述的火星导航敏感器安装误差在轨定标方法，其特征在于，所述火星导航敏感器安装误差在轨定标方法在定标过程中涉及的导航敏感器图像处理、质心提取、定标参数解算都是由探测器在轨自主处理完成。
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