[发明专利]一种卫星姿态确定精度评估方法及系统

说明书

本发明涉及一种卫星姿态确定精度评估方法及系统，包括：利用卫星星载计算机，采集安装在卫星上的两台或两台以上的所有星敏感器的四元数原始测量数据，通过数传通道将所有星敏感器原始测量数据与星上计算机实时确定的卫星姿态四元数下传至地面；获取评估期间的卫星三轴的惯性姿态角速度和各星敏感器三轴的惯性姿态角速度；对获取的星敏原始测量数据与星上实时确定的姿态四元数进行处理，进一步得到两种数据测量误差中的高频部分和低频趋势项；对测量误差高频部分进行处理，得到卫星姿态确定高频误差评价标准和评估结果；对测量误差低频趋势项进行处理，得到星敏安装基准稳定性评估结果、卫星姿态确定低频误差评价标准和评估结果。

技术领域

本发明涉及一种卫星姿态确定精度评估方法及系统，属于卫星在轨性能评估技术领域，可以应用于卫星入轨后姿态确定精度的快速评估。

背景技术

随着航天任务对卫星有效载荷姿态确定精度要求不断提高，卫星配置的敏感器姿态测量精度也越来越高。目前，几乎所有的卫星上姿态测量精度最高的敏感器均为星敏感器，但基于星敏感器测量的卫星姿态确定精度还缺乏通用有效快捷的评估方法。

低轨遥感卫星大多通过星地联合标定来间接评价卫星的姿态确定精度，卫星对地面定标场进行成像，利用遥感影像中的已知地理信息的控制点与卫星影像匹配，对卫星定位的系统误差进行标定，间接评估卫星姿态确定精度的水平，这种方法的不足在于：

·定位误差里包含多项误差，如姿态确定误差、定轨误差、相机内方位角误差以及时间误差等，无法单独剥离出姿态确定误差；

·只能对有地面控制点的区域进行精度评估，其他无定标场/控制点的区域则无法进行评估，在沙漠、海洋、密林、边境、境外等地区，由于地面特征不明显或人员无法到达，地面控制点的获取往往会比较困难甚至根本无法获得；

·星地联合标定需地面定标场配合，涉及多家单位、操作难度大、耗费资源多、周期长。

2014年周小华提出了一种基于双矢量TRIAD方法的双星敏确定卫星系统姿态的精度分析方法，在已知星敏定姿精度前提下，推导了卫星姿态最大误差与星敏布局角度的函数关系，这种方法的不足在于：

·限定了星敏感器的数量为2；

·限定了两台星敏感器的安装角度，只能是相对卫星本体系YOZ面对称安装；

·忽略了星敏感器安装基准变形对姿态确定精度的影响，而基准变形是卫星姿态确定误差中很重要的一项。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种卫星姿态确定精度评估方法及系统，实现基于星敏感器或星相机测量的卫星惯性系姿态确定精度的快速评估和星敏安装基准稳定性评估，降低卫星入轨前期姿态确定精度指标的评估成本，加速入轨后卫星系统的性能快速评估。。

本发明的技术解决方案是：

一种卫星姿态确定精度评估方法，步骤如下：

步骤S1，利用卫星星载计算机，采集安装在卫星上的两台或两台以上的所有星敏感器的四元数原始测量数据，通过数传通道将所有星敏感器原始测量数据与星上计算机实时确定的卫星姿态四元数下传至地面；

步骤S2，获取评估期间的卫星三轴的惯性姿态角速度和各星敏感器三轴的惯性姿态角速度；

步骤S3，对步骤S1中获取的星敏原始测量数据与星上实时确定的姿态四元数进行处理，结合步骤S2中获取的信息，得到两种数据测量误差中的高频部分和低频趋势项；

步骤S4，对步骤S3中的测量误差高频部分进行处理，得到卫星姿态确定高频误差评价标准和评估结果；

步骤S5，对步骤S3中的测量误差低频趋势项进行处理，得到星敏安装基准稳定性评估结果、卫星姿态确定低频误差评价标准和评估结果。