[发明专利]一种基于星敏的地平仪系统误差在线补偿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星姿态确定方法，具体涉及一种基于星敏的地平仪系统误差在线补偿的方法。

背景技术

地平仪和星敏（卫星敏感器）都是卫星常用的姿态敏感器件，地平仪姿态解算精度低，但原理简单，飞行经历长，使用可靠；星敏姿态解算较为复杂，解算姿态还需要轨道信息，抗杂光干扰能力不强，对卫星角速度也有一定要求，但其测量精度高，还能出三轴姿态信息，所以近年来已经普遍成为卫星稳态时的姿态基准。

地平仪的姿态以地球大气辐射层的形状为参照，因此引入了两大模型误差：地球扁率和大气辐射带。这两项误差不作修正带来的地平仪测量误差最大会超过2度。必须修正。地球扁率模型是固定的，能够在轨实时修正。但大气辐射带模型是变化的，目前没有准确的可信的模型，所以不能在星载软件中直接用数学模型加入大气辐射带误差修正项。没有准确的数学模型，可以用实测的统计模型。基于模型误差是每轨周期变化的特点，自然的想法是根据实测的标准姿态和地平仪姿态的差值来得到一个修正插值表，以此来对地平仪姿态根据轨道幅角来补偿。

传统的利用星敏修正地平仪系统误差的方式是，将轨道平均离散成若干个点，形成一个修正插值表，每个点对应修正插值表的一个元素。在计算当前点修正值时，取当时刻的插值表前后数据，利用插值的方式计算当前修正值。修正插值表是地面数据处理后得到，通过上注方式赋值给修正表的各个元素。

传统地平仪系统误差补偿方式原理简单，算法实现也比较容易，经历过若干次在轨考核验证，但是也存在一些比较致命的弱点：

大气辐射带并不是一成不变的，是随时间缓慢变化的，所以，地面上注的插值表的时效性是有限的，补偿精度较低，而且往往每个月都需要重新上注，如果对精度要求高，则上注频率更高，耗费大量人力物力资源。

发明内容

本发明提供一种基于星敏的地平仪系统误差在线补偿的方法，以星敏姿态为基准，实时自主计算出红外地平仪的系统误差并进行补偿，减轻了地面上注修正表的压力，提高红外地平仪及其相关姿态基准的定姿精度。

为实现上述目的，本发明提供一种基于星敏的地平仪系统误差在线补偿的方法，其特点是，该方法包含以下步骤：

步骤1、判断星敏和地平仪是否均可用，若是，则跳转到步骤2，若否，则跳转到步骤9，本节拍地平仪补偿表更新程序；

步骤2、计算轨道钟OrbitT与轨道上修正点之间的间隔时间L的比值K，求出其整数部分及小数部分：

K= OrbitT / L（K为整数）；                (1)

K_整= K的整数部分；

K_小= K的小数部分；

步骤3、判断是否0≦K_整≦N，且K_小等于0，若是，则跳转到步骤4，若否，则跳转到步骤9；

步骤4、将地平仪滚动姿态及俯仰姿态与相应的星敏姿态做差，作为修正量；

gd_in = gd_in - xm_gd；                   (2)

fy_in = fy_in - xm_fy；                    (3)

其中，xm_gd为星敏当前节拍解算的滚动姿态，是地平仪姿态补偿的基准；xm_fy为星敏当前节拍解算的俯仰姿态，是地平仪姿态补偿的基准；

gd_in为偿后的地平仪滚动姿态与星敏滚动姿态之差，只有当K_小等于0时才会更新；fy_in为偿后的地平仪俯仰姿态与星敏俯仰姿态之差，只有当K_小等于0时才会更新；

步骤5、利用地平仪滚动姿态修正量gd_in及俯仰姿态修正量fy_in，将其与原来补偿表中的数据加权求和，得到新的补偿表数据：

Block_gd[K_整]=Block_gd[K_整]+ k_gd*(gd_in)；         (4)

Block_fy[K_整]=Block_fy[K_整]+ k_fy*(fy_in)；          (5)

式（4）中，k_gd为滚动地平仪补偿表补偿系数，0<=k_gd<=1，可由地面上注更改；

式（5）中，k_fy为俯仰地平仪补偿表补偿系数，0<=k_fy<=1，可由地面上注更改；

Block_gd[K_整]为滚动补偿值，滚动地平仪系统误差补偿表第K_整个元素，只有当K_小=0时才会更新；

Block_fy[K_整]为俯仰补偿值，俯仰地平仪系统误差补偿表第K_整个元素，只有当K_小=0时才会更新；

步骤6、将Block_gd与Block_fy限幅；