[发明专利]一种基于选权迭代的星敏感器在轨几何定标方法及系统

摘要

一种基于选权迭代的星敏感器在轨几何定标方法及系统，利用星敏感器拍摄多张恒星背景，获取恒星控制点的方向矢量和量测矢量，构建星敏感器在轨几何定标模型，利用选权迭代与最小二乘方法解算定标参数，获取定标结果。本发明可以有效的抑制由于星敏感器相机参数存在偏差造成的星图误识别引入的错误恒星控制点信息，有效的提高星敏感器在轨几何定标的可靠性与稳定性，提高卫星测量精度。

主权项

一种基于选权迭代的星敏感器在轨几何定标方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用星敏感器拍摄多张恒星背景，获取恒星控制点的方向矢量vi和量测矢量wi；步骤2，构建星敏感器在轨几何定标模型如下，设星敏感器同一星图内两个星点对应的两个量测所得量测矢量wi和wj之间的夹角θij，与导航星表中对应恒星的方向矢量vi和vj之间的夹角θij相等，星敏感器在轨几何定标模型的公式如下，Ri,j=viTvj-gij(X^)=-∂gij∂x0^∂gij∂y0^∂gij∂f^∂gij∂k1^∂gij∂p1^∂gij∂p2^ΔX=AΔX]]>其中，Ri,j是余弦的偏差值，gij(.)是cosθij的函数表示；是真值X＝(x0,y0,f,k1,p1,p2)的估计值，估计值的改正数用ΔX＝(Δx0,Δy0,Δf,Δk1,Δp1,Δp2)表示，(x0,y0)是星敏感器的主光轴与像平面的交点的地面定标值，f是星敏感器的焦距地面定标值，k1为光学镜头的径向畸变系数，p1和p2为光学镜头的切向畸变系数；矩阵步骤3，利用选权迭代与最小二乘方法解算定标参数，获取定标结果；步骤3的实现方式如下，设一共观测了H张星图，第h张星图中有nh个星点，其中h＝1,2,…,H，则根据星敏感器在轨几何定标模型有Rh＝AhΔX其中，矩阵矩阵i＝1,...,nh‑1，j＝i+1,...,nh；利用观测的H张星图，构建超定方程组如下Rk＝AkΔXk其中k为迭代次数，ΔXk是第k次迭代的估计值的改正数，且矩阵矩阵执行以下步骤，步骤3.1，输入参数x0,y0,f,k1,p1,p2的初始值，令k＝0；步骤3.2，进行最小二乘估计如下，ΔXk＝(AkTPkAk)‑1AkTPkRk.其中，矩阵Pk＝diag(p1,p2…pt…pRow(A))k且t＝1,2…,Row(A)，Row(A)表示中矩阵Ak行数，是夹角观测值的数量，pt为第k次迭代时对应夹角观测值的权，Pk的初始值为单位阵；步骤3.3，判断是否||ΔXk||＞ε，ε为预设的正数值；否则输出结束流程；其中，是第k次迭代的估计值是第k+1次迭代的估计值是则进入步骤3.4；步骤3.4，判断是否k＞0，是则更新参数然后进入步骤3.5；否则直接进入步骤3.5；步骤3.5，采用选权迭代的方式更新各权值pt，令k＝k+1，然后返回步骤3.2，步骤3.5中，采用选权迭代的方式更新各权值pt实现如下，设满足标准正态分布，lt是各个夹角观测值的多余观测分量，ut是各个夹角观测值的残差，t＝1,2…,Row(A)，pt=1,Tt<Fσ^02ltut2,Tt≥F]]>其中，Tt为统计信息，F是预设的阈值，为的单位权方差的估计值。