[发明专利]一种船载大视场高精度星敏感器的安装角标定方法

说明书

技术领域

本发明涉及航天器姿态控制地面应用领域，具体涉及星敏感器安装角的标定方法。根据星敏感器姿态确定算法原理，精确标定船载大视场高精度星敏感器的安装角。

背景技术

星敏感器是一种以恒星为参考基准的高精度姿态敏感器，通过探测天球上不同位置的恒星进行结算，具有自主导航能力，在各种飞行器的控制系统和姿态测量过程中起着重要的作用。星敏感器具有隐蔽性好、适用范围广、可靠性高、精度高、可独立自主全天候工作的特点。

我国航天测量船采用单站定位体制，测控设备以船舶为平台，其测量是在动态条件下，设备的位置、姿态在不停地变化，必须在测量设备跟踪被测目标的同时，对船的位置和姿态进行同步测量。目前航天测量船装备了较多的导航设备，如惯性导航设备(INS)、卫星导航定位设备(GPS)、天文导航（CNS）、多普勒计程仪(DVL)等，这些设备各有优缺点，但没有一种导航设备能完全满足航天测量船的任务需求。星敏感器作为高精度天文敏感器，具有较高的姿态测量精度，可达10″以内。在利用星敏感器测量船体姿态前，必须对其安装角进行精确标定，在实际应用中，星敏感器安装误差可达角分级，严重影响了星敏感器的测量精度。现阶段多采用经纬仪激光测量光学棱镜夹角方法，但该类方法复杂且测量精度低，不能充分发挥星敏感器自身高精度测量优势。

发明内容

本发明的目的是降低星敏感器安装误差对星敏感器测量船姿精度的影响，提出了一种船载大视场高精度星敏感器的安装角标定方法。

船载大视场高精度星敏感器的安装角标定方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、船进坞坐墩条件下，精确标定船载标校经纬仪的定零位差、照准差的轴系误差；

步骤二、采用步骤一标定后的船载标校经纬仪确定测量船航向角K_真；采用高精度水平仪标定全船水平基准纵摇角Ψ_真和横摇角θ_真，获得船体姿态矩阵R₀；

步骤三、对星敏感器进行标定，具体包括标定星敏感器的主点、焦距及光学畸变的参数；星敏感器测星，经星图识别，获得N颗恒星在J2000.0坐标系下的参考矢量V₁～V_N，以及恒星在星敏感器坐标系下的观测矢量W₁～W_N；由星敏感器姿态确定原理，解算星敏感器在J2000.0坐标系下的姿态矩阵，对所述星敏感器在J2000.0坐标系下姿态矩阵经岁差、章动、自转、极移、船位修正，获得星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵

步骤四、对步骤三获得的姿态矩阵经蒙气差修正，获得重构后的星敏感器在惯导地平系下姿态矩阵

步骤五、计算星敏感器的安装矩阵所述星敏感器的安装矩阵为星敏感器坐标系到甲板坐标系下的转换矩阵；采用统计方法求平均方法，获得星敏感器在甲板坐标系下的安装方位角A、俯仰角E和横滚角γ，实现对星敏感器安装角的标定；