[发明专利]一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方法。

背景技术

高精度测绘卫星一般利用星敏感器和陀螺联合进行绝对姿态确定，要求姿态确定精度为2.4″(3σ)。由于星敏感器测量误差除随机部分为3″(3σ)外，还包含幅值为8″左右的低频误差，采用传统的星敏感器和陀螺组合定姿的方法难以实现指标要求。考虑到陀螺的短期精度非常高，只是缺少绝对基准，因此利用陀螺的测量给出的一段时间内的相对姿态信息，能达到指标要求，实现测绘卫星的高精度姿态确定指标要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对现有技术的不足，本发明针对短时间内要求定姿精度较高的卫星，原有的星敏、陀螺联合定姿已经不能满足指标要求，提出了一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方法，该方法利用陀螺短时间内精度较高、漂移变化较小、起始点定姿精度较高的特点，实现对卫星相对姿态的高精度测量。

本发明的技术解决方案是：

一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方法，包括以下步骤：

(1)确定卫星初始姿态，所述初始姿态利用起始点t₀时刻卫星本体相对惯性系的四元数为q₀表示；

(2)估计卫星的陀螺常值漂移，分别获得所述陀螺在俯仰、偏航、滚动方向上的常值漂移值；

(3)根据所述初始姿态和所述常值偏移值确定卫星的相对姿态，所述卫星的相对姿态在每个姿态确定周期中，采用前一个周期卫星的相对姿态和本周期内角度增量累加的方式获得。

进一步的，在本发明所述基于陀螺测量信息的相对姿态确定方法中，所述本周期内角度增量得到的q_new根据下式确定，

qnew=q+12·q4-q3q2q3q4-q1-q2q1q4-q1-q2-q3·Δg]]>

其中，q为代表前一个周期卫星本体相对惯性系的四元数；q_new为代表本周期卫星本体相对惯性系的四元数；以上各四元数q的定义为q＝[q₁ q₂ q₃ q₄]，q₁、q₂、q₃是矢量部分，q₄是标量，标量大于0。