[发明专利]一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法

说明书

本发明公开了一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法，包括如下步骤：计算星敏感器的转动角速度；根据转动角速度将动态拍图四元数转换为静态拍图四元数；根据静态拍图四元数计算星敏感器测量坐标系三轴单位矢量在J2000惯性系下的单位矢量；计算J2000惯性系下单位矢量的平均矢量；以平均矢量作为真值，计算J2000惯性系下单位矢量与平均矢量之间的夹角，对星敏感器精度进行测试。本发明利用外场观星条件下相对稳定的地速条件以及真实星空，将星敏感器拍图方式进行动静空间相对变换，并通过计算矢量夹角的方法测试星敏感器的精度，克服了现有技术无法模拟真实星空等缺点，为地面对星敏感器精度测试提供了有效的方法。

技术领域

本发明涉及一种星敏感器精度测试技术，具体是一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法。

背景技术

星敏感器作为空间飞行器的重要姿态敏感器，其测量精度直接决定了在轨姿态确定的精度，对姿态确定精度要求较高的空间飞行器则尤为重要。而实际在轨飞行的星敏感器由于平台变形、环境等因素的影响，使得在轨对星敏感器的精度评估变得困难。因此，在地面对星敏感器精度进行评估则是一项至关重要的工作。现有技术主要通过单星定位精度、光星模拟器以及外场观星对星敏感器精度进行评估。其中，单星定位精度无法评价星敏感器自身的星图识别与匹配的精度，只能作为一种预估的手段。光星模拟器由于星点的光谱范围、星等和位置等与真实星空均存在一定的差别，因此也不能真实地对星敏感器精度进行测试。而外场观星测试中，普遍使用的是将姿态数据进行曲线拟合，并以拟合值作为真实值对星敏精度进行测试，拟合效果无法评论，星敏真实精度因此较难获得。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了了一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法，利用外场观星条件下相对稳定的地速条件，为星敏感器建立相对稳定的工作平台，将动静空间进行相对变换，并利用外场观星条件下的真实星空，从而真实地对星敏感器精度进行测试。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于空间转换的星敏感器精度测试方法，包括如下步骤：

S1、根据星敏感器数据Q(t_n)计算星敏感器的运动角速度ω，并利用外场观星的数据，并对所得角速度ω进行平滑，得到星敏感器转动角速度；

S2、将星敏感器以所得的角速度ω转动的动态拍图输出的四元数数据Q(t_n)转换为相对t₀时刻静态拍图的四元数数据Q(t_n-t₀)；

S3、根据所得的静态拍图的四元数数据Q(t_n-t₀)，通过矢量空间转换，分别获得星敏感器测量坐标系三轴单位矢量V_X＝(1,0,0)、V_Y＝(0,1,0)、V_Z＝(0,0,1)在J2000惯性系下的单位矢量V_XJ2000(t_n)、V_YJ2000(t_n)、V_ZJ2000(t_n)；

S4、分别计算J2000惯性系下单位矢量V_XJ2000(t_n)、V_YJ2000(t_n)、V_ZJ2000(t_n)的平均矢量

S5、以平均矢量作为星敏感器t₀时刻下三轴矢量在J2000系下的真实矢量，计算真实矢量与单位矢量之间的矢量夹角θ_X(t_n)、θ_Y(t_n)、θ_Z(t_n)，并根据矢量夹角θ_X(t_n)、