[发明专利]一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法

说明书

本发明公开了一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法，首先获取各星敏感器坐标信息在惯性系和本体系下的矢量坐标，并构建星敏观测方程，再根据星敏观测方程构建最小二乘平差模型并进行解算，然后利用Helmert方差分量估计方法进一步自适应定权调整修正，并采用动态二次规划解决Helmert负方差问题，最后当所有姿态信息的单位权方差满足近似相等条件时，输出多星敏感器姿态融合结果。本发明充分利用高分辨率卫星平台搭载的多星敏感器姿态观测信息，提高了星敏感器姿态的融合精度，为后续星敏感器与其他姿态传感器的融合提供更为可靠的观测信息。

技术领域

本发明属于卫星姿态融合技术领域，具体涉及一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法的设计。

背景技术

高分辨率卫星姿态精度是影响卫星对地观测精度的重要因素。高分辨率卫星在轨运行工作时，受各类因素影响，使得星敏感器输出姿态存在着误差。若星敏感器输出姿态未经过处理将会影响后续星敏感器与其他姿态传感器姿态融合的精度。然而在轨卫星往往搭载多台星敏感器，具备多余观测条件，因此研究多星敏感器有效融合以充分提高星敏感器输出姿态精度为后续星敏感器与其他姿态传感器充分融合具有重要的意义。

目前，高分辨率卫星姿态研究主要集中于卫星平台星敏感器与其他姿态传感器的融合研究。然而卫星平台上往往搭载多台星敏感器，具有多余观测信息特点，现有研究针对星敏感器的多余观测信息融合研究较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术针对星敏感器的多余观测信息融合研究较少的问题，提出了一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法，充分利用高分辨率卫星平台搭载的多星敏感器姿态观测信息，提高星敏感器姿态的融合精度，为后续星敏感器与其他姿态传感器的融合提供更为可靠的观测信息。

本发明的技术方案为：一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法，包括以下步骤：

S1、根据卫星平台多台星敏感器的姿态观测信息，获取各星敏感器坐标信息在惯性系和本体系下的矢量坐标。

S2、根据各星敏感器矢量坐标在惯性系和本体系的转换关系，构建星敏观测方程。

S3、根据星敏观测方程构建最小二乘平差模型。

S4、求解最小二乘平差模型，得到观测值改正数与单位权方差的关系模型。

S5、根据观测值改正数与单位权方差的关系模型构建Helmert方差分量估计模型。

S6、判断Helmert方差分量估计模型是否存在负方差，若是则进入步骤S7，否则进入步骤S8。

S7、对Helmert方差分量估计模型进行动态二次规划。

S8、判断各单位权方差是否都小于设定阈值，若是则输出多星敏感器姿态融合结果，否则进入步骤S9。

S9、对最小二乘平差模型进行重定权，返回步骤S4。

进一步地，步骤S2中构建的星敏观测方程为：

其中V_iICS表示第i台星敏感器在惯性系下的矢量坐标，V_iBody表示第i台星敏感器在本体系下的矢量坐标，v_3×1表示星敏感器观测轴的观测误差，表示本体系到惯性系的旋转矩阵，表示姿态四元素的标量部分，和表示姿态四元素的矢量部分，i＝1,2,...,n。

进一步地，步骤S3包括以下分步骤：

S31、将星敏观测方程进行泰勒级数展开至一次项，得到：