[发明专利]一种多敏感器数据与轨道信息时间同步方法

说明书

本发明涉及一种多敏感器数据与轨道信息时间同步方法，包含：S1、获取陀螺组合数据的敏感时刻；S2、确定轨道计算时刻；S3、采集星敏感器的姿态数据及曝光时间数据；S4、根据计算机数据及星敏感器的曝光时间数据，计算星敏感器的曝光时刻；S5、根据星敏感器的曝光时刻与轨道计算时刻，计算得到因时间差引起的偏差四元数；S6、计算得到与轨道计算时间同步后的星敏感器的姿态四元数。本发明能够有效的保证卫星姿态确定所需的各种敏感数据和轨道数据的时间同步性，从而获取高精度的可信的卫星姿态。

技术领域

本发明涉及一种同步方法，具体是指卫星星载多敏感器数据与轨道信息间时间同步的方法，属于卫星姿态确定技术领域。

背景技术

近年来航天科学技术获得了巨大的发展，其应用领域相应的也不断的进行了拓展，对地观测的精度要求也越来越高。高分辨率对地观测要求星上有效载荷能精确控制指向，或通过卫星姿态确定系统获取有效载荷光轴指向信息。在卫星姿态确定系统中，由星敏感器和陀螺组成的姿态确定系统精度较高，是众多航天任务的首选。

星敏感器是目前卫星上使用的精度最高的姿态测量敏感器，其通过测量恒星的观测矢量在卫星坐标系中的方位以及恒星亮度，再利用星历表得到这些恒星在惯性坐标系中的方位，经姿态确定算法计算即可提供卫星在惯性坐标系中的姿态信息。高精度速率(积分)陀螺，可以连续测量星体姿态角速度，作为星体的姿态基准。选用星敏感器和陀螺组合组成高精度姿态测量与确定子系统，其主要原理是考虑了陀螺组合的输出数据连续性及高频噪声低特性和星敏感器的低频噪声低特性，充分利用两个敏感器的优势，利用星敏感器的信息估计出陀螺的常值漂移并进行补偿，由陀螺组合的信息获得连续高精度的姿态角度及姿态角速度信息。

对卫星进行姿态确定时，由星敏感器的测量值可以计算得到测量坐标系与惯性坐标系之间的关系，需再经过与轨道根数有关的轨道坐标系转换后，得到测量坐标系与轨道坐标系之间的转换关系，进而得到本体系与轨道系之间转变的姿态矩阵，其中本体系至测量系的坐标转换矩阵为已知。这里的轨道数据与姿态数据的不同步就会引起姿态确定的误差，进而影响了姿态的确定精度。因此，为了获取高精度的卫星姿态,需要对获取的多敏感器数据时刻与轨道信息时刻的同步方法进行研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种多敏感器数据与轨道信息时间同步方法，能够有效的保证卫星姿态确定所需的各种敏感数据和轨道数据的时间同步性，从而获取高精度的可信的卫星姿态。

为实现上述目的，本发明提供一种多敏感器数据与轨道信息时间同步方法，包含以下步骤：

S1、获取陀螺组合数据的敏感时刻；

S2、确定轨道计算时刻；

S3、采集星敏感器的姿态数据及曝光时间数据；

S4、根据计算机数据及星敏感器的曝光时间数据，计算星敏感器的曝光时刻；

S5、根据星敏感器的曝光时刻与轨道计算时刻，计算得到因时间差引起的偏差四元数；

S6、计算得到与轨道计算时间同步后的星敏感器的姿态四元数。

所述的S1中，具体为：通过向陀螺组合发送采集角度增量的指令，以主动采集陀螺组合的角度增量，同时读取并锁存当前的星上时间，得到陀螺组合数据的敏感时刻T(k)。

所述的S2中，具体为：将陀螺组合数据的敏感时刻T(k)定义为轨道计算时刻t_orbit(k)，即：

t_orbit(k)＝T(k)。

所述的S3中，具体为：通过总线采集星敏感器的融合姿态数据QRs(1..4)和融合姿态曝光时间数据DateMes。

其中，所述的融合姿态数据QRs(1..4)为融合姿态四元数，包含星敏感器输出的原始姿态四元数q_mesRc。