[发明专利]一种高精度智能遥感小卫星的实现方法

权利要求书

1.一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，针对高精度智能遥感小卫星的高精度图像定位需求，进行图像定位精度的影响因素分析，影响因素包括时间同步精度、轨道确定精度、姿态测量和确定精度、光轴指向稳定性和地面系统标校处理几个方面；

其中，姿态测量和确定精度方面，通过一种亚角秒级的遥感卫星高精度姿态确定方法进行高精度姿态测量和图像定位，具体实现方式如下：

步骤S1，将两台或多台高精度星相机或星敏感器、一套三轴高频角位移测量设备直接安装在星上有效主载荷，即高分相机的主承力结构上，进行共基准安装，实现结构热控一体化设计，并通过高稳定性的一体化结构设计和精密控温技术来保证高分相机的内方位元素及光轴指向稳定性，从而保证高分相机光轴与高精度星相机或星敏感器光轴之间的夹角稳定性，同时在卫星平台上安装三轴光纤陀螺；

步骤S2，将步骤S1中安装的设备联同星上有效主载荷即高分相机，一起均采用统一的高精度时间基准，由GNSS秒脉冲进行高精度时间同步，精度达到微秒量级；

步骤S3，利用高精度星相机或星敏感器和三轴光纤陀螺进行在轨实时组合定姿，用于卫星姿态控制，得到角秒级的卫星在轨实时姿态确定精度；

步骤S4，利用联合高精度星相机、三轴光纤陀螺、三轴高频角位移测量设备测量数据和星敏感器进行地面的高精度组合定姿，得到亚角秒级的卫星姿态确定精度；

步骤二，通过在轨智能化处理方法提高卫星的成像效率和在轨使用效能，具体实现方式如下：

首先，搭建星上在轨智能化处理的开放式硬件平台，同时小卫星设计的高速上行通道可实时上注并更新配置算法；

其次，通过配置人工智能算法，完成卫星的在轨自主任务规划、多系统综合控制及图像实时智能处理；

最后，通过将地面定标结果与人工智能算法进行融合、优化并实时上注更新，完成人工智能算法与定量遥感的在轨融合。

2.如权利要求1所述的一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，其特征在于：高精度图像定位影响因素的光轴指向稳定性方面，通过一种高精度智能遥感卫星的星相机、地相机光轴夹角在轨对天快速标定方法进行在轨标定，提高整星光轴指向确定精度及稳定性，此处地相机即为星上有效主载荷高分相机，具体实现方式如下；

步骤P1，卫星对地观测作业前，通过姿态快速机动，使星相机和地相机分别对准预定天区，同时进行恒星成像，获取预定天区星图数据；

步骤P2，对地相机推扫星图进行处理，计算恒星在地相机测量坐标系中的方向矢量；

步骤P3，求取观测时刻星相机和地相机在J2000坐标系下的姿态矩阵；

步骤P4，计算地相机到星相机的安装矩阵，使用多组同帧观测星图对星相机和地相机夹角进行标定。

3.如权利要求2所述的一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，其特征在于：高精度智能遥感卫星的星相机、地相机光轴夹角在轨对天快速标定方法中，星相机和地相机夹角在进行标定过程中，需要满足卫星姿态大角度快速机动的需求，因此，通过一种姿态快速机动遥感卫星的姿态控制系统设计方法进行小卫星的姿态控制，具体实现方式如下：

首先，以任务为导向进行差异化执行机构选型的配置，其中任务包括常态化低能耗的三轴稳定姿态控制、惯常机动方向上的姿态快速机动；

其次，通过具有先验自控状态信息的小卫星姿态确定传感器配置，在已知卫星常态化姿态任务模式的条件下，以卫星姿态确定精度要求和相对主要亮天体的角位置关系，确定姿态传感器的安装位置和性能指标；

最后，结合差异化执行机构进行系统姿态控制算法配置，实现小卫星的高稳定度控制。

4.如权利要求1所述的一种高精度智能遥感小卫星的实现方法，其特征在于：步骤S3中利用高精度星相机或星敏感器和三轴光纤陀螺的测量值作为输入，选用扩展卡尔曼滤波方法，对卫星的姿态进行实时估计，得到角秒级的卫星在轨实时姿态确定精度。