[发明专利]基于人造卫星的星光定位导航方法

说明书

本发明涉及基于人造卫星的星光定位导航方法，首先采用星敏感器观测空间中三颗卫星，根据卫星星历获得所观测三颗卫星的位置坐标，并计算任意两颗卫星的相对距离；采用星敏感器测量三颗卫星相对星敏感器的单位方向矢量，并计算任意两颗卫星相对星敏感器的张角；计算星敏感器与每颗卫星之间的相对距离；根据三颗卫星位置坐标以及星敏感器与每颗卫星之间的相对距离，计算出星敏感器位置，即实现了飞行器的自主定位。本发明将星敏感器功能进行扩展，在传统实现自主定姿的基础上，实现了自主定位，不增加额外设备，不占用额外空间，具有很高的经济性。

技术领域

本发明属于导航领域，涉及一种基于人造卫星的星光定位导航方法。

背景技术

基于捷联惯性测量组合和星敏感器的“惯性+星光”复合导航方式综合了两种导航方式的优点,可以实现自主导航的高动态和高精度。星敏感器是一种体积小、重量轻、可靠性高，基于可见光成像原理工作的设备。传统星光导航是利用星敏感器对恒星进行测量，确定载体飞行姿态。虽然获取了很高精度的姿态信息，但无法实现对载体位置信息的测量，星光制导的应用因此有很大局限性。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种基于人造卫星的星光定位导航方法。

本发明解决技术的方案是：

基于人造卫星的星光定位导航方法，包括如下步骤：

步骤1：采用星敏感器观测空间中三颗卫星，根据卫星星历获得所观测三颗卫星的位置坐标，并计算任意两颗卫星的相对距离；

步骤2：采用星敏感器测量三颗卫星相对星敏感器的单位方向矢量，并计算任意两颗卫星相对星敏感器的张角；

步骤3：根据任意两颗卫星间的相对距离及相对星敏感器的张角，计算星敏感器与每颗卫星之间的相对距离；

步骤4：根据三颗卫星位置坐标以及星敏感器与每颗卫星之间的相对距离，计算出星敏感器位置，即实现了飞行器的自主定位。

所述步骤1中，设采用星敏感器观测到空间中三颗卫星T1、T2、T3，通过卫星测轨建立的卫星星历数据库获取三颗卫星位置坐标为T_xyz[1]、T_xyz[2]、T_xyz[3]，

T_xyz[1]＝[x_T1 y_T1 z_T1]^T

T_xyz[2]＝[x_T2 y_T2 z_T2]^T

T_xyz[3]＝[x_T3 y_T3 z_T3]^T。

利用如下公式计算三颗卫星中任意两颗卫星的相对距离：

p＝|T_xyz[2]-T_xyz[1]|

q＝|T_xyz[3]-T_xyz[2]|

r＝|T_xyz[1]-T_xyz[3]|

其中，p为卫星T1与卫星T2之间的相对距离；q为卫星T2与卫星T3之间的相对距离；r为卫星T1与卫星T3之间的相对距离。

所述步骤2的实现方式如下：

采用星敏感器测量三颗卫星T1、T2、T3相对星敏感器的单位方向矢量并计算每两颗卫星相对星敏感器的张角：