[发明专利]一种卫星仪器相对精测数据处理方法及系统

说明书

本发明提供了一种卫星仪器相对精测数据处理方法及系统，得到仪器A的棱镜反射面在整星基准坐标系中的法线矢量A1、A2；得到仪器B的棱镜反射面在整星基准坐标系中的法线矢量B1、B2；根据法线矢量A1、A2得到仪器A棱镜坐标系到整星基准坐标系中的转换矩阵；根据法线矢量B1、B2得到仪器B棱镜坐标系到整星基准坐标系中的转换矩阵；根据仪器A棱镜坐标系和仪器B棱镜坐标系分别到整星基准坐标系中的转换矩阵得到仪器A棱镜坐标系到仪器B棱镜坐标系的转换矩阵。本发明简化了后续数据处理的计算，有利于提高卫星仪器相对精测精度，提高了满足星上仪器相对安装精度的较高要求的可能性。

技术领域

本发明涉及一种卫星仪器测试技术的技术领域，具体地，涉及一种卫星仪器相对精测数据处理方法及系统。

背景技术

随着航天器遥感技术的发展，高精度遥感卫星的观测性能逐步提高，搭载的载荷也呈现多样化，航天光学有效载荷、星敏感器、高精度天线等仪器在航天器上往往有较高的空间相对指向精度要求，相对指向数据的精度是载荷应用处理的重要基础，直接影响航天器任务的执行效果。

航天器总装的精度测量一般通过被测设备上安装的立方镜来实现，立方镜为标准的立方体结构，通过对立方镜相邻平面的测量可以得到两个相互垂直平面的矢量，再利用矢量叉乘计算获得与这两个平面都垂直的另一平面的矢量。

测量过程中，受测量系统测量误差、精度测量棱镜制造误差、计算过程截断误差等因素影响，精测数据矩阵中普遍存在测量向量不正交、模不为一等问题。以上误差在后续处理与转换中不断传递放大，严重影响精测精度，甚至出现精测角度余弦值大于1的情况，导致结果失效。

尤其是当转换关系复杂，星上仪器相对安装精度要求高的情况下，误差对精测结果影响的问题尤其凸显。

针对以上问题，目前已有一些针对卫星仪器相对精测数据处理方法的研究。高洪涛等在《一种航天器安装精测数据修正与处理方法研究》(《宇航技测技术》2016年10月第36卷第5期)中指出，针对精测矩阵列向量模不唯一的问题，常规解决方法是对原向量直接进行单位化处理，该方法本质上是对角度的余弦值进行等比缩放，由于余弦函数为非线性函数，缩放处理后对向量三个方向角产生的角度修正量是不均匀的，初始角度越小产生的修正量越大，某些情况下由此产生的角度修正量可超过一个角分，足以将原始数据的精度湮灭，从而引入很大的处理误差。因此，高洪涛等提出一种对各方向角进行均匀修正的新处理算法，考虑到误差可能源于向量三个坐标分量中的任一个分量，通过任两个向量计算第三个分量，构建得到三个新矢量，形成新的测量矩阵，实现正交矩阵的单位化处理。

公开号为CN105890517A的中国发明专利公开了一种基于复杂异形精测镜的精度测量方法，该方法通过设置复杂的精测镜面将密闭舱内部设备的精测光路引出，从而实现密闭舱体内高精度设备在整器合舱状态下的精度测量。该方法可以使高精度设备的精测状态与飞行状态趋于一致，消除了传统密闭航天器在开舱门或分舱段拉高状态下测量舱内设备带来的精度误差，保证了精测数据的有效性。该方法通过计算将测量坐标系转化为一种正交坐标系，实现转换矩阵的正交化。

然而，测量精测棱镜通常只有2个测量面可测，在实际精测过程中，一般通过测量精测棱镜的2个测量面获取测量面法向，通过计算得到第3个方向向量，形成测量矩阵。

针对上述中的现有技术，发明人认为通过转换后，转换矩阵的三个方向相对测量均发生了变化，或者经计算处理后，获取的转换矩阵不是正交规范阵，导致在后续矩阵计算处理过程中，需要进行复杂的矩阵计算，存在矩阵求逆等引入计算截断误差的问题，这种问题在遇到转换关系复杂的情况时显得尤为突出，卫星仪器相对精测精度较低，满足星上仪器相对安装精度的较高要求的可能性较低。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种卫星仪器相对精测数据处理方法及系统。

根据本发明提供的一种卫星仪器相对精测数据处理方法，包括以下步骤：