[发明专利]基于紫外敏感器的自主导航半物理仿真试验系统

权利要求书

1.基于紫外敏感器的自主导航半物理仿真试验系统，其特征在于包括：紫外敏感器、紫外地球模拟器、动态恒星模拟器、姿态轨道仿真器、控制计算机和导航计算机，其中：

紫外敏感器：包括一个中心视场的紫外通道和一个环形视场的可见光通道，环形视场通过观测紫外地球模拟器获取滚动角和俯仰角测量信号，中心视场通过观测动态恒星模拟器的恒星星图得到惯性姿态四元数测量信号，所述的测量信号送至导航计算机；

紫外地球模拟器：用于模拟地球圆盘，为紫外敏感器环形视场提供测量目标；

动态恒星模拟器：用于模拟随卫星运行而变化的恒星星图，为紫外敏感器中心视场提供测量目标；

姿态轨道仿真器：利用卫星轨道动力学模型进行卫星姿态轨道计算，将姿态轨道数据发送至控制计算机，并将计算结果作为基准数据发送至导航计算机；

控制计算机：根据基准的姿态轨道数据生成地球圆盘大小指令控制紫外地球模拟器圆盘大小变化来模拟卫星高度变化，生成惯性姿态四元数指令控制动态恒星模拟器星图变化模拟卫星在轨运动过程；

导航计算机：根据紫外敏感器传来的滚动角、俯仰角和惯性姿态四元数测量信号，进行导航滤波计算，得到卫星的位置估计值和速度估计值；将所述的卫星位置估计值和速度估计值与姿态轨道仿真器给出的卫星姿态轨道计算结果进行比较，得到导航精度。

2.根据权利要求1所述的基于紫外敏感器的自主导航半物理仿真试验系统，其特征在于：所述控制计算机生成紫外地球模拟器的地球圆盘大小指令和惯性姿态四元数指令过程如下：

A.地球圆盘大小指令计算过程如下：

由卫星基准轨道信息(x，y，z)可求得卫星指向地心距离

地球圆盘大小即为从卫星上看地球的视角为ρ，则有

ρ=arcsin(REr)]]>

其中R_E为地球半径；

B.惯性姿态四元数指令计算过程如下：

由卫星基准轨道信息可以得到地心惯性系到卫星轨道系的转换矩阵由卫星姿态信息可以得到卫星轨道系到卫星本体系的转换矩阵由紫外敏感器的安装方式可以得到卫星本体系到紫外敏感器测量系的转换矩阵从而计算得到惯性系到紫外敏感器测量系的转换矩阵最后从转换矩阵中提取惯性姿态四元数q，q₁、q₂、q₃、q₄为惯性姿态四元数q分量。则有

q4=12C11+C22+C33+1q1=14q4(C23-C32)q2=14q4(C31-C13)q3=14q4(C12-C21)]]>

式中C_ij表示矩阵的第i行第j列。