[发明专利]基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法

权利要求书

1.基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用安装于载体坐标系即b系的偏振传感器测量当前姿态下偏振矢量p^b，根据模块坐标系即m系下，不同偏振传感器在不同测量方向上测得的偏振矢量j,k代表不同的测量方向，结合偏振矢量与月亮矢量的垂直关系，计算得到载体坐标系b系下的月亮矢量L^b；

步骤2、利用导航系统输出的上一时刻的姿态转换矩阵将载体坐标系b系下的L^b转化到导航坐标系n系中，得到系统测量的导航坐标系n系下的月亮矢量的表示Lⁿ；

步骤3、利用安装于载体坐标系b系的星敏感器，测得载体坐标系b系下的星光矢量A^b，根据星图匹配，结合天文年历，获得惯性坐标系即i系下的星光矢量Aⁱ，结合时间与载体的位置信息，进而获得导航坐标系n系下的星光矢量Aⁿ；

步骤4、将载体坐标系b系下的星光矢量A^b和月亮矢量L^b的夹角α作为量测，通过导航坐标系n系下的月亮矢量Lⁿ，以及系统输出的姿态转换矩阵建立该夹角α与平台误差角φ的关系其中I代表单位矩阵，φ×表示平台误差角φ的反对称阵，得到姿态量测方程(6)；具体的：

所述步骤4中，载体坐标系b系下的星光矢量A^b和月亮矢量L^b的夹角α表示为：

cosα＝(A^b)^TL^b (5)

建立计算导航坐标系与实际导航坐标系n系之间平台误差角φ与夹角α的关系，表示为：

其中，z表示观测量，v表示量测噪声，通过上式(6)实现对平台误差角φ的校正，至此，完成基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法。

2.根据权利要求1所述的基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法，其特征在于：

所述步骤1，每个偏振传感器所在的模块坐标系m系与载体坐标系b系的转换矩阵为为常系数矩阵，由偏振传感器测得的偏振方位角得到载体坐标系b系下偏振矢量为：

根据月亮矢量L^b与偏振矢量p^b的垂直关系，通过两个不同观测方向的偏振矢量叉乘获得载体坐标系b系下的月亮矢量L^b，其中j,k代表不同的测量方向，表示为：

3.根据权利要求1所述的基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法，其特征在于：

所述步骤2中，由于实际计算中，计算导航坐标系与实际导航坐标系n系之间存在平台误差角φ，结合系统输出的姿态转换矩阵与实际姿态转换矩阵之间的转换关系，由系统测量得到的导航坐标系n系下的月亮矢量Lⁿ表示为：

其中，表示实际载体坐标系b系到导航坐标系n系的姿态转换矩阵，表示系统输出的存在误差的姿态转换矩阵,φ×表示平台误差角φ的反对称阵，I表示单位矩阵。

4.根据权利要求1所述的基于偏振-天文夹角信息观测的自主航向与姿态确定方法，其特征在于：

所述步骤3中，Aⁱ表示惯性坐标系i系下的星光矢量，由载体坐标系b系下星光矢量A^b通过星图匹配获得，导航坐标系n系下星光矢量Aⁿ表示为：

其中，表示地球坐标系e系到导航坐标系n系的转换矩阵，表示惯性坐标系i系到地球坐标系e系的转换矩阵。