[发明专利]微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法

摘要

本发明公开了一种基于多参数的二步微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法。首先在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角，然后以地面标定或上一次测量的标度因数为标准，只标定零偏误差，最后重新建立多误差标定模型，采用最佳拟合的方法重新标定出零偏和标度因数误差。本发明通过标定磁强计的零偏和标度因数误差，并在姿态解算中予以补偿，从而有效地提高卫星导航精度；其不需要专门针对标定算法设计新的滤波器，也不需要实时计算，有效地降低了卫星运行成本和负载。

主权项

一种微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法，其特征在于包括以下步骤：1)、在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角θ；2)、以地面标定或者上一次测量的标度因数为标准，建立零偏误差粗标定模型：H_iE＝G_i      (14)式(14)中,H_i为量测量和已知量计算得到的用于标定的矢量，H_i＝[k_z(b_xosinθ+b_zocosθ)k_x(b_zosinθ‑b_xocosθ)]；E为磁强计零偏误差向量，G_i为量测量和已知量计算得到的用于标定的标量，$G_i=k_z{\tilde{b}}_x(b_{\mathrm{xo}}\sin \mathrm{\θ}+b_{\mathrm{zo}}\cos \mathrm{\θ})+k_x{\tilde{b}}_z(b_{\mathrm{zo}}\sin \mathrm{\θ}-b_{\mathrm{xo}}\cos \mathrm{\θ});$其中，θ为卫星俯仰角，为X轴磁强计测量值，为X轴磁强计零偏误差，k_x为X轴磁强计标度因数，为Z轴磁强计测量值，为Z轴磁强计零偏误差，k_z为Z轴磁强计标度因数，b_xo为卫星轨道坐标系X轴磁场强度，b_zo为卫星轨道坐标系Z轴磁场强度,k_x、k_z均为常数；3)、采集N组测量数据组成测量模型：$\left[\begin{array}{c}{H}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ H_N\end{array}\right]E=\left[\begin{array}{c}{G}_1\\ \·\\ \·\\ \·\\ G_N\end{array}\right]---\left(15\right)$4)、采用最小二乘估计法估计得出磁强计零偏误差向量E：E＝(H^TH)^‑1H^TG      (17)式(17)中，H为量测矩阵，G为量测矢量，H^T为H的转置；5)、定义函数f：$\begin{array}{c}f(k_x,k_z,b_x^{\mathrm{\ϵ}},b_z^{\mathrm{\ϵ}})=\\ k_z{\tilde{b}}_x(b_{\mathrm{xo}}\sin \mathrm{\θ}+b_{\mathrm{zo}}\cos \mathrm{\θ})-k_z{b}_x^{\mathrm{\ϵ}}(b_{\mathrm{xo}}\sin \mathrm{\θ}+b_{\mathrm{zo}}\cos \mathrm{\θ})+\\ k_x{\tilde{b}}_z(b_{\mathrm{zo}}\sin \mathrm{\θ}-b_{\mathrm{xo}}\cos \mathrm{\θ})-k_x{b}_z^{\mathrm{\ϵ}}(b_{\mathrm{zo}}\sin \mathrm{\θ}-b_{\mathrm{xo}}\cos \mathrm{\θ})\end{array}---\left(18\right)$6)、以步骤2)中的标度因数和步骤4)得到的零偏误差为起始点，k_x,k_z,小量变化，采用N组测量数据对函数f进行计算，将每组等式记为f_i，即得到：F＝f₁²+f₂²+…+f_N²      (19)式(19)中,F为N组量测数据构成的代价函数；7)、以F作为标定的目标函数，并将优化算法设置为最小值搜索，在设定标度因数和零偏参数范围内，令F为最小值的误差参数需要求解的量。