[发明专利]一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于卫星自主定位方法及卫星自主导航方法。

背景技术

随着遥感卫星技术的日益发展，遥感卫星的数量逐渐增多，遥感卫星的对地分辨率以及遥感卫星的性能快速提升，以及地面控制点数量和精度的提升，利用遥感图像信息结合卫星标配星敏感器信息实现对遥感卫星自身定位，具备全自主、抗干扰、集成化的种种优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种卫星自主定位方法及卫星自主导航方法，基于单个标志点及恒星星光矢量信息，利用光学载荷以及星敏感器分别获取恒星、地面标志点相对于卫星的方向矢量信息，并作为量测量，据此建立地面标志点矢量解算方程和恒星矢量解算方程，结合恒星星点坐标以及标志点坐标，获得待求卫星定位数据，对空间遥感卫星的自主导航提供了技术支撑。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种卫星自主定位方法，其特征是，包含以下步骤：

S1、通过卫星所携带光学载荷探测器获取地面标志点方向矢量观测信息；

S2、建立地面标志点方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；

S3、通过卫星所携带星敏感器获取恒星星光方向矢量观测信息；

S4、建立恒星星光方向矢量观测信息与卫星位置之间的等式关系；

S5、对步骤S2与S4中的等式关系进行求解，获得卫星位置信息。

上述的卫星自主定位方法，其中，所述的步骤S1具体包含：

S11、建立载荷探测器坐标系D_C以及卫星本体坐标系D_b；

S12、地面标志点对应在载荷像平面上的坐标为(x₁,y₁)，载荷焦距为f₁，在载荷探测器坐标系D_C中，地面标志点的方位角β₁以及高低角α₁计算如下：

上述的卫星自主定位方法，其中，所述的步骤S2具体包含：

S21、令地面标志点在地心固联坐标系中的位置信息为(X_标志,Y_标志,Z_标志)，令卫星在地心惯性坐标系中的位置信息为(x，y，z)，将地面标志点位置信息以及卫星位置信息统一至地心惯性坐标系下；

S22、地面标志点的方位角β₁以及高低角α₁计算如下：

其中，R_{惯性-地心固联}为地心固联坐标系向惯性坐标系之间的转换矩阵。

上述的卫星自主定位方法，其中，所述的步骤S3具体包含：

S31、建立星敏感器坐标系D_S；

S32、恒星星点对应在星敏感器像平面上的坐标为(x₂,y₂)，星敏感器焦距为f₂，在星敏感器坐标系D_S中，恒星星光的方位角β₂以及高低角α₂计算如下：

上述的卫星自主定位方法，其中，所述的步骤S4具体包含：

S41、令恒星在地心惯性坐标系中的位置方向信息为(X_恒星方向,Y_恒星方向,Z_恒星方向)，令卫星在地心惯性坐标系中的位置信息为(x，y，z)；

S42、恒星星光的方位角β₂以及高低角α₂计算如下：

上述的卫星自主定位方法，其中，所述的步骤S5具体包含：

S51、联立等式(1)与(2)，得到：

在等式(5)中，f₁、(X_标志,Y_标志,Z_标志)、(x₁,y₁)以及R_{惯性-地心固联}均为已知量，未知量为(x，y，z)；

S52、联立等式(3)与(4)，得到：

在等式(6)中，f₂、(X_恒星方向,Y_恒星方向,Z_恒星方向)以及(x₂,y₂)均为已知量，未知量为(x，y，z)；