[发明专利]一种三探头星敏感器姿态的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及空间技术，具体说就是一种三探头星敏感器姿态的确定方法。

背景技术

星敏感器是感受恒星的辐射并测量卫星相对于该恒星方位的一种光学姿态敏感器。由于恒星的张角非常小，且星光在惯性坐标系中的方向是精确已知的，所以星敏感器的测量精度很高，比太阳敏感器高一个数量级。但是由于星光非常微弱，所以信号检测比较困难，其成像需要使用高灵敏度的图像传感器，比如析像管或电荷耦合器件(CCD，Charge Coupled Device)。天空中恒星数量很多，它一方面带来可供选择的目标星较多和应用方便的优点，但也带来了对检测到的恒星进行识别的困难，因而需要配备数据存储和处理能力较强的星载数字计算机。为了减小外界杂散光的影响，常常在星敏感器的镜头前加一个遮光罩。来自恒星的平行光经过光学系统后在像面阵上聚焦成像，按能量中心法可确定星像的中心位置(其精度可达角秒)。根据聚焦几何关系进一步求出星光矢量在星敏感器坐标系中的方向，再由星敏感器安装矩阵求得星光矢量在卫星本体坐标系中的观测矢量。

星敏感器能同时感测多颗恒星(通常是6等以上的恒星)，经过星图识别后作为三轴姿态测量基准的恒星一般在3颗以上。利用多矢量定姿法可求出卫星相对于惯性空间(天球坐标系)的三轴姿态。当给定飞行器的轨道根数后，可通过坐标转换求得飞行器相对于轨道坐标系的姿态。

星敏感器的姿态确定精度是由恒星位置的测量精度确定的。但恒星位置的测量精度与探头角大小之间是矛盾的，为了进一步提高星敏感器的姿态精度，许多设计者减少星敏感器的探头。对于单探头星敏感器而言，滚动角的误差一般是偏航角和俯仰角误差的5-10倍。因此，降低星敏感器探头也不可能把滚动角的精度提高到偏航角和俯仰角的精度。

而且小探头的星敏感器探头中可捕获的导航星数量比较少，导致星敏感器星探测能力的降低，不利于星图识别和飞行器的动态性能；不能保证在每一时刻探头中都能同时拍到足够的导航星。这样会限制星敏感器的星探测能力和造成姿态确定精度的下降。为解决航天器高动态飞行条件下星敏感器测量精度和星探测能力的问题，可以采用三个探头星敏感器方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三探头星敏感器姿态的确定方法。本发明的目的是这样实现的：方法步骤如下：

步骤一：分别读取

第一获取探头的姿态Q₁和曝光时刻t₁；

第二获取探头的姿态Q₂和曝光时刻t₂；

第三获取探头的姿态Q₃和曝光时刻t₃；

取t₁、t₂和t₃的最大值；

如果t₁最大；计算Δt₂＝t₁-t₂，Δt₃＝t₁-t₃；

步骤二：利用Q₂、Δ₂和公式(11)