[发明专利]一种船载白昼星敏感器定位算法

说明书

本发明一种船载白昼星敏感器定位算法，步骤如下：(1)星敏感器在不同时刻测量至少两颗恒星矢量，完成位置求解；(2)采用低通滤波器，对更新的位置信息进行滤波，剔除误差大于100m的点，得到星敏感器实际位置，适应船载行驶低速的特点。本发明在观测星较少的前提下，也能计算出精确的地理位置，对惯导系统进行修正。

技术领域

本发明涉及一种船载白昼星敏感器定位算法，属于星敏感器领域。

背景技术

随着航海技术的不断应用与发展，舰船对导航信息的精确度要求也愈来愈高。船舶导航参数的确定已经成为导航领域的关键技术，诸多敏感器均可完成导航任务。船载天文组合导航系统一般是通过星敏感器提供精确位置，不断对惯导系统进行位置修正，提高组合导航系统的精度。船舶航行时间较长，为了提高系统导航精度，组合导航系统采用全天时工作星敏感器。

在白昼海面、水平面测量环境下，星敏感器测星能力与太空中相比显著下降，大视场白昼星敏很难解决杂光导致背景饱和的问题，因此白昼星敏相比普通星敏，通常视场较小；同时白昼应用条件下，环境复杂，由于杂光，云等影响，星点与周围像元对比度降低，像平面上提取的星点数量有限。星敏感器如何在单一时刻只能观测1～2颗观测星矢量的前提下，实现精确定位是组合导航系统需要解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种天文组合导航安装阵修正方法，在观测星较少的前提下，也能计算出精确的地理位置，对惯导系统进行修正。

本发明的技术方案是：一种船载白昼星敏感器定位算法，步骤如下：

(1)星敏感器在不同时刻测量至少两颗恒星矢量，完成位置求解；

(2)采用低通滤波器，对更新的位置信息进行滤波，剔除误差大于100m的点，得到星敏感器实际位置，适应船载行驶低速的特点。

所述步骤(1)的具体过程为：

11)将星敏测量矢量转移到准地理坐标系下；

其中V_s为恒星观测矢量,A_m为星敏感器和惯导之间的安装矩阵，为从惯导测量坐标系到准地理坐标系的旋转矩阵，该旋转阵由惯导姿态决定，地心矢量在准地理坐标系中为[0 0 1]^T，V_N为准地理坐标系下的星敏观测矢量

12)设星敏惯性矢量在惯性下为V_i，将地心矢量转移到惯性坐标系下；

其中V_ei为惯性坐标系下的地心矢量，为地理坐标系到地球固联坐标系的旋转矩阵，由地理经纬度决定，为地球固联坐标系到地心惯性系的旋转矩阵，由UTC时间决定；

13)地心矢量与恒星矢量在准地理坐标系和惯性系中夹角相等，则有方程

设载体的纵摇角θ和横摇角ε则有下式

设载体所在经度为λ，载体所在纬度为

整理可得方程组

其中为第n颗观测星从准地理坐标系到惯导系的旋转矩阵，V_sn为第n颗观测星的测量矢量，为第n颗观测星矢量从惯性系到地球固联坐标系的旋转矩阵。

在求解方程组的过程中，组合系统在测量过程中的位置变化通过惯导的测量值进行补偿，利用惯导位置的变化量，将不同星敏观测导航星时刻的载体位置用第一颗导航星观测时刻载体的位置加上惯导位置的变化量来表示。