[发明专利]一种利用定轨数据标定加速度计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用定轨数据标定加速度计的方法，尤其适用于有关键点或是唯一窗口变轨要求的卫星的加速度计标定方法。

背景技术

奔月航天器轨控期间需要准确的加速度计测量信息，而加速度计测量量本身包含零位偏差和脉冲当量误差，如不考虑这些偏差将会对轨道确定产生误差。为保证轨控的准确性，星上需要对加速度计的脉冲当量误差进行补偿。

国外诸多学者对CHAMP卫星GRACE卫星等应用的加速度计标定提出了多种方法，利用能量守恒方法进行标定最为快捷简便，另外还有利用轨迹交叉点进行加速度计标定和利用重力场模型进行标定等方法。这些方法一般考虑同时标定加速度计零位偏差和脉冲当量误差，固定一个参数，解算另一个参数，这存在较大的耦合作用，有时不能满足对加速度计标定精度要求较高的需求。

目前国内没有对加速度计脉冲当量进行在轨标定的方法。使用加速度计的卫星都是在地面进行的加速度计标定的。加速度计的标定通常是在转台或分度头上进行，因而标定工作只能在试验室进行。考虑到加速度计脉冲当量随温度和时间变化，仅在地面标定的加速度计脉冲当量是不能准确反映加速度计真实偏差的。地面进行的标定只能作为加速度计脉冲当量补偿的参考值，对轨控实施精度要求不严的卫星比较适用，但对于月球探测器一类的轨控窗口要求严格的卫星却不再适用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种利用定轨数据标定加速度计的方法，该方法充分利用试变轨过程中得到的加速度计脉冲当量结果对轨控过程中脉冲当量进行修正，保证控制精度。

本发明的技术解决方案是：一种利用定轨数据标定加速度计的方法，包括下列步骤：

(1)在卫星进行试变轨之前，确定加速度计零位偏差标定值，并将速度增量累计值初始化为零，加速度计脉冲当量标定系数初始化为1；

(2)卫星进行试变轨，根据所述步骤(1)中的加速度计零位偏差标定值和加速度计脉冲当量标定系数对加速度计测量的加速度进行补偿，并根据补偿后的加速度计测量值累计试变轨过程中的速度增量，直至试变轨结束；

(3)试变轨结束后，依据地面测定轨后给出的试变轨过程中的速度增量δV和试变轨过程中的速度增量累计值，计算加速度计脉冲当量标定系数，并将速度增量累计值置零；

(4)在轨控过程中，根据得到的脉冲当量标定系数和步骤(1)中确定的加速度计零位偏差标定值，对加速度计测量值进行补偿，得到消除脉冲当量误差和零位偏差的加速度测量值；

(5)计算轨控过程中的速度增量，并将计算得到的速度增量与轨控前根据轨控需要确定的一个变轨速度增量值进行比较，若计算的速度增量大于轨控前确定的速度增量值，轨控结束，否则从步骤(4)开始执行直至轨控结束。

所述步骤(1)中加速度计零位偏差标定值采用利用恒星定向模式加速度为零的特点进行加速度计零位偏差标定的方法确定，该方法步骤为：

(1)在星上设置恒星定向模式，该模式保持卫星惯性定向姿态，星体加速度为零；

(2)卫星进行变轨之前，使卫星进入恒星定向模式，将初始化为零的速度增量和时间增量进行累计，直至恒星定向模式结束；

(3)根据恒星定向模式累计的速度增量和时间增量，确定加速度计零位偏差标定值；

(4)在轨控过程中对加速度计零位偏差进行补偿；

(5)计算轨控过程中的速度增量，并将计算得到的速度增量与轨控前根据轨控需要确定的一个变轨速度增量值进行比较，若计算的速度增量大于轨控前确定的速度增量值，轨控结束，否则从步骤(4)开始执行直至轨控结束。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明由于充分利用了试变轨过程中得到的加速度计脉冲当量结果，通过轨控过程中对加速度计脉冲当量进行修正，与地面事先标定方法和现有技术中利用零位偏差和脉冲当量耦合估计的方法相比，大大提高了加速度计脉冲当量的准确度，保证关键轨控点的控制精度。

附图说明

图1为本发明加速度计脉冲当量标定流程图；

图2为设置恒星定向模式流程图；

图3为利用恒星定向模式对加速度计零位偏差进行标定的方法流程图；

图4为本发明试变轨过程中加速度计速度增量累计值仿真曲线图；

图5为本发明试变轨过程中加速度计速度增量累计值仿真曲线局部放大图。

具体实施方式

如图1所示，本发明方法流程图，具体步骤如下：

(1)在进行试变轨之前，标定好加速度计零位偏差a0，并将加速度计脉冲当量标定系数k初始化为1，加速度计速度增量累计值V初始化为零。