面向三轴气浮台的室内星敏感器定姿方法

为解决三轴气浮台垂直于地面转轴转角(偏航轴转角)难以精确测量的问题,提出了使用室内星敏感器进行三轴姿态角测量的方法.考虑到室内星敏感器与在轨星敏感器工作环境的区别,基于在轨星敏感器姿态测量方法对室内星敏感器姿态测量方法进行了研究与改进.在建立室内星敏感器姿态测量模型的基础上,采用迭代算法寻优得到三轴台高精度的三轴姿态.针对迭代算法对初始值要求较为严格的情况,采用粒子群优化算法寻优得到初始姿态矩阵.数学仿真结果验证了室内星敏感器测姿方法能够在快速测量3个转轴转角的基础上,提高偏航轴转角的精度.     

多矢量信息下的星敏感器三轴旋转角求解方法

为了提高星敏感器的实时性能与解算精度,基于多矢量信息,提出四元数表示形式下的星敏感器三轴旋转角求解方法,从理论上对所提方法进行详细推导. 基于单个星光矢量在天球系与星敏系中的三维坐标,将方向余弦阵变换形式转变成四元数变换形式. 降次二次四元数变换形式,以便后续求解. 考虑不同星光矢量的权重,联立所有星光矢量的信息求解星敏感器三轴旋转角,给出解决三轴旋转角求解过程中的迭代不确定性和四元数矢量方向奇异性的具体方案. 将所提方法与传统方法的性能进行对比分析. 仿真结果表明,相比传统方法,所提方法具有更快的解算速度和更高的三轴旋转角求解精度.     

国内首次东三B平台真空状态下电推进星敏感器干扰试验顺利完成

<正>我国首次东三B平台真空状态下电推进羽流对星敏感器干扰试验圆满完成。此次试验主要测试电推进羽流对星敏感器探测恒星在杂光和高速粒子等方面的干扰影响,并定量分析电推进羽流对星敏感器姿态确定的影响。该试验分别对3种不同工况下电推进羽流对星敏感器的影响进行了测试,获得了第一手的试验数据,为电推进和星敏感器在整星的     

星敏感器姿态计算精度的仿真

星敏感器姿态测量精度是评价星敏感器性能的最重要的指标之一.文中分析了影响星敏感器姿态计算精度的各种因素,给出了对星敏感器姿态计算精度进行仿真的方法,并对各种因素的影响规律做了细致的仿真.仿真结果表明多参考矢量定姿算法带来的误差可以忽略不计;对于16°×16°视场的星敏感器,选取在视场内分布均匀的9颗星参与姿态计算,是较好的选择;在保持像素分辨率不变的条件下,增大视场可以提高滚动角的精度,但CCD像素数目却增大了.因此,选取视场内均匀分布的较多恒星参与姿态计算、提高星点位置精度都可以提高姿态计算精度.     

基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量误差分析

分别分析计算了皮卫星姿态角测量的两大误差源:太阳矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的太阳矢量误差。首先针对皮卫星体积小、重量轻、功耗低的特点,采用设计的微型太阳敏感器测量太阳矢量,与轨道演化计算获得太阳矢量相比,该方法更适合获取皮卫星姿态角度信息。通过分析获得太阳入射角——光电流非理想的余弦特性、光电流的噪声起伏、处理电路非线性、A/D采样非线性、温度测量不确定性等因素导致的太阳矢量实际测量误差为5.74°。由于皮卫星自身的特点不允许采用复杂的轨道演化模型,基于Kepler轨道模型计算获得的太阳矢量误差为0.1°。因此,基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量总误差为5.84°。     

高精度星敏感器结构设计与标定

星敏感器是一种高精度的姿态敏感测量仪器。研究了星敏感器的结构设计和精度标定方法,通过大视场、大相对孔径的轻小型光学系统的设计,减小光学系统的测量误差;介绍了星敏感器的遮光罩和焦平面组件的设计方法,给出了星敏感器的精度标定方法,利用该方法来最大限度地减小系统误差。使用莱卡经纬仪进行标定实验,证明星敏感器精度满足单星精度小于等于3″的设计指标。     

一种新的SINS/星敏感器组合导航姿态匹配算法

对SINS/星敏感器组合导航算法进行了研究。基于量测失准角的概念,提出了一种新的SINS/星敏感器组合导航姿态匹配算法,分析了SINS和星敏感器的输出,详细推导了组合导航系统量测的构造过程。与传统姿态匹配方法相比,该算法计算量小且噪声信号的物理意义更加明确。通过仿真验证,结果表明该算法是有效的,既能使姿态误差得到显著收敛,又能准确估计陀螺常值漂移和星敏感器安装误差。     

星敏感器模型参数分析及校准方法研究

对星敏感器的实际测量模型和模型参数的校准方法进行了深入研究。首先,在星敏感器理想测量模型的基础上,充分考虑焦距偏差、光学系统的成像畸变、图像传感器感光面的倾斜、图像传感器感光面的旋转和主点偏差等因素对导航星实际成像位置的影响,用几何的方法建立了星敏感器的实际测量模型,其次,分析了各因素对星敏感器测角精度的影响规律;通过实测校准数据,借助最小二乘法求解模型参数,完成了星敏感器的校准。实验结果表明,测角精度得到了提高。     

恒星敏感器

航天技术的发展 ,对航天器姿态的测量精度提出了更高的要求 ,促进了姿态敏感器的迅速发展。以往航天器定姿使用太阳敏感器、红外地球敏感器和陀螺等设备 ,但仍难以满足航天器姿态测量精度的更高要求。而具有高精度的恒星敏感器(以下简称星敏感器 )则技高一筹。一般来说 ,当卫星姿态确定精度低于 1°时 ,以地球大气边界为基准的红外地球敏感器及中等精度的陀螺就可满足要求。当姿态确定精度在 0 1°～ 1°之间时 ,除红外地球敏感器及陀螺外 ,尚需增加以太阳位置为基准的高精度数字式太阳敏感器。当卫星姿态确定精度在0 0 3°～ 0 1°之间 …     

SINS／星敏感器组合导航方案研究

研究了SINS/星敏感器组合导航系统中对陀螺误差和星敏感器安装误差角进行在线自标定的方法。提出了以惯导输出确定的载体相对惯性空间的姿态四元数和星敏感器输出的姿态四元数构造量测的方法。设计了对陀螺随机常值漂移和星敏感器安装误差进行在线自标定的组合导航方案。仿真结果结果表明在简单的俯仰运动和抖翼运动激励下,星敏感器的安装误差估计精度可达到角秒级,姿态精度明显高于忽略星敏感器安装误差的方案。