[发明专利]星敏感器安装误差四位置标定与补偿方法

权利要求书

1.一种星敏感器安装误差四位置标定与补偿方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)建立星敏感器安装误差角量测模型，得到星敏感器输出的载体相对于惯性系的姿态矩阵，表示为：

其中C_β表示考虑安装误差角时的安装误差矩阵，表示地心惯性坐标系和载体坐标系之间的转换矩阵，v表示星敏感器本身的随机观测噪声，可等效为角秒级的测角精度，对姿态阵元素的影响较小，表示转台坐标系和载体坐标系之间的转换矩阵，表示当地地理坐标系和转台坐标系之间的转换矩阵，表示地心地球固联坐标系和当地地理坐标系之间的转换矩阵，表示地心惯性坐标系和地心地球固联坐标系之间的转换矩阵，坐标转移矩阵中上下标的含义分别为：i表示地心惯性坐标系，e表示地心地球固连坐标系，n表示当地地理坐标系，p表示转台坐标系，b表示载体坐标系；

(2)基于步骤(1)中所述的星敏感器安装误差角量测模型，建立基于不同横滚角的星敏感器安装误差标定模型；

(3)根据步骤(2)中所述的基于不同横滚角的星敏感器安装误差标定模型，设计基于四位置量测信息的三轴星敏感器安装误差标定算法；

(4)由步骤(3)所述的三轴星敏感器安装误差标定算法获得安装误差参数，在星敏感器的定姿算法中加入安装误差补偿环节，校正安装误差造成的星敏感器对惯性姿态的量测误差。

2.根据权利要求1所述的星敏感器安装误差四位置标定与补偿方法，其特征在于：步骤(2)中所述的基于星敏感器安装误差角量测方程的星敏感器安装误差标定模型，表达式如下：

其中Φ_y(Δγ_2-1)表示绕y轴旋转过角度Δγ_2-1的坐标旋转矩阵，Δγ_2-1＝γ₂-γ₁，表示两个不同测量位置的横滚角之差，γ₁、γ₂分别表示t₁和t₂时刻的横滚角，表示绕z轴转过角度ω_ieΔt_2-1的坐标旋转矩阵，ω_ie表示地球自转角速度，Δt_2-1＝t₂-t₁，表示t₁时刻星敏感器的输出，表示t₁时刻当地地理坐标系和转台坐标系之间的转换矩阵，表示t₁时刻地心惯性坐标系和地心地球固联坐标系之间的转换矩阵，表示t₂时刻星敏感器的输出，表示t₂时刻当地地理坐标系和转台坐标系之间的转换矩阵，表示t₂时刻地心惯性坐标系和地心地球固联坐标系之间的转换矩阵，上标“-1”表示求逆。

3.根据权利要求1所述的星敏感器安装误差四位置标定与补偿方法，其特征在于：步骤(3)中所述的基于四位置量测信息的三轴星敏感器安装误差标定算法，具体如下：

1)第一组两位置测试，设定载体坐标系与转台坐标系三轴重合，其量测矩阵为：

-(sinΔγ2-1)(1-cosΔγ2-1)(sinΔγ2-1)(1-cosΔγ2-1)-(1-cosΔγ2-1)(sinΔγ2-1)-(1-cosΔγ2-1)-(sinΔγ2-1)βxβz=a12a21a23a32Aβxβz=a---(1)]]>

其中，Δγ_2-1＝γ₂-γ₁，表示第一组测试中两个不同测量位置的横滚角之差，γ₁、γ₂分别表示第一组测试时t₁和t₂时刻的横滚角，β_x、β_z分别为星敏感器x轴、z轴的安装误差角，(i＝1，2，3；j＝1，2，3)，为由两位置星敏感器输出的惯性姿态矩阵及量测时间间隔计算所得的矩阵中提取的对应元素；

式(1)中-(sinΔγ2-1)(1-cosΔγ2-1)(sinΔγ2-1)(1-cosΔγ2-1)-(1-cosΔγ2-1)(sinΔγ2-1)-(1-cosΔγ2-1)-(sinΔγ2-1)=A,]]>a12a21a23a32=a;]]>

2)第二组两位置测试，在第一组测试的基础上，将星敏感器绕载体系z轴旋转90°后重新固定于转台上，其量测矩阵为：

-(sinΔγ4-3)-(1-cosΔγ4-3)(1-cosΔγ4-3)-(sinΔγ4-3)(sinΔγ4-3)-(1-cosΔγ4-3)(1-cosΔγ4-3)(sinΔγ4-3)βyβz=b12b13b21b31Bβxβz=b---(2)]]>

其中，Δγ_4-3＝γ₄-γ₃，表示第二组测试中两个不同测量位置的横滚角之差，γ₃、γ₄分别表示第二组测试时t₃和t₄时刻的横滚角，β_y、β_z分别为星敏感器y轴、z轴的安装误差角，(i＝1，2，3；j＝1，2，3)，为由两位置星敏感器输出的惯性姿态矩阵及量测时间间隔计算所得的矩阵中提取的对应元素，表示t₃时刻星敏感器的输出，表示t₃时刻当地地理坐标系和转台坐标系之间的转换矩阵，表示t₃时刻地心惯性坐标系和地心地球固联坐标系之间的转换矩阵，表示t₄时刻星敏感器的输出，表示t₄时刻当地地理坐标系和转台坐标系之间的转换矩阵，表示t4时刻地心惯性坐标系和地心地球固联坐标系之间的转换矩阵；

为书写方便，式(2)中-(sinΔγ4-3)-(1-cosΔγ4-3)(1-cosΔγ4-3)-(sinΔγ4-3)(sinΔγ4-3)-(1-cosΔγ4-3)(1-cosΔγ4-3)(sinΔγ4-3)=B,]]>b12b13b21b31=b;]]>

3)通过上面两组共四个位置的测试，得到三轴星敏感器安装误差量测方程为：

A4×204×104×1B4×2βxβyβz=ab---(3)]]>

其中0_4×1表示该零矩阵有4行1列，A_4×2表示矩阵A有4行2列，B_4×2表示矩阵B有4行2列。