[发明专利]一种提高地球敏感器体地心矢量精度的方法

说明书

本发明公开了一种提高地球敏感器体地心矢量精度的方法，包括步骤有：步骤(1)定义B坐标系，使B坐标系方向与地球敏感器体坐标系方向相同，B坐标系的坐标原点与地心惯性系相同；步骤(2)将天文导航的位置矢量和惯性导航的位置矢量均转化到某一时刻的B坐标系下；步骤(3)将B坐标系的惯性导航位置增量与所述天文导航的位置增量做差，计算得到地心矢量偏差估计值；步骤(4)补偿地心矢量偏差估计值，得到补偿后的天文导航的位置矢量。本发明利用惯性导航信息，通过地球敏感器体地心矢量偏差的在线估计与补偿，降低了对地球敏感器体测量精度和地球模型的要求，提高了地球敏感器体的位置精度。

技术领域

本发明涉及航天领域，尤其涉及一种提高地球敏感器体地心矢量精度的方法。

背景技术

航天器自主导航是指航天器在不依赖地面支持,或不与外界发生通讯的条件下，通过其自身所携带的测量设备确定运载器的姿态、位置和速度。自主导航有利于运载器飞行期间降低对外界干扰的影响,提高运行的可靠性。利用星敏感器和地球敏感器体可以实现航天器无动力条件下的自主导航，也可以在航天器有动力飞行时修正惯性导航的误差，提高导航精度。目前，星敏感器的精度得到了大幅度提高，已经能满足航天器定姿精度的需求。随着可见光地球敏感器体、紫外地球敏感器体的发展，地球视半径的测量精度也得到了提高，地心矢量的精度已成为制约地球敏感器体定位精度提高的主要因素，也影响了相应自主导航系统定位精度的提高。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种提高地球敏感器体地心矢量精度的方法，可有效提高地球敏感器体的位置精度。

本发明提供的一种提高地球敏感器体地心矢量精度的方法，其改进之处在于，所述方法包括如下步骤：

(1)定义B坐标系，使所述B坐标系方向与地球敏感器体坐标系方向相同，B坐标系的坐标原点与地心惯性系相同；

(2)将天文导航的位置矢量和惯性导航的位置矢量均转化到某一时刻的所述B坐标系下；

(3)将所述B坐标系的惯性导航位置增量与所述天文导航的位置增量做差，计算得到地心矢量偏差估计值；

(4)补偿地心矢量偏差估计值，得到补偿后的天文导航的位置矢量。

优选的，步骤(2)所述将天文导航的位置矢量和惯性导航的位置矢量均转化到某一时刻的所述B坐标系下的方法包括：

t₂时刻B坐标系下的天文导航的位置矢量为：

t₁时刻的B坐标系到t₂时刻的B坐标系的转化矩阵为：

式中，φ_z,φ_y,φ_x分别为沿t₁时刻的B坐标系X,Y,Z轴的旋转角；

将t₁时刻B坐标系下的天文导航的位置矢量转换到t₂时刻B坐标系下的天文导航的位置矢量得到：

式中，R₁表示t₁时刻地心到飞行器之间的距离，ΔR₁为对应的测量误差；

将t₁时刻的惯性导航测量的地心惯性系下的位置矢量[X_i1,Y_i1,Z_i1]转化到t₂时刻的B坐标系得到位置矢量[X'₁,Y'₁,Z'₁]：