[发明专利]一种基于陀螺仪辅助的提高星敏感器输出频率的方法

说明书

本发明公开了一种基于陀螺仪辅助的提高星敏感器输出频率的方法，该方法包括以下步骤：(1)星敏感器输出当前帧星图，提取出所述当前帧星图中的星点位置；(2)根据陀螺仪输出的角速度信息预测所述当前帧星图中所述星点在下一时刻星图中的位置；(3)由所述星敏感器计算其所在载体的姿态信息并输出。本发明通过陀螺仪输出的角速度信息预测星点在星图中的位置,提高了星敏感器数据更新频率。

技术领域

本发明涉及提高星敏感器输出频率的方法，尤其涉及一种基于陀螺仪辅助的提高星敏感器输出频率的方法。

背景技术

近年来，随着导航技术的迅速发展，其对定位精度的要求也越来越高，因此对保证载体高姿态精度和稳定度的姿态测量敏感器的研究也越来越迫切。星敏感器是载体姿态控制系统中的重要测量部件，也是当前广泛应用的光学姿态敏感器；它以太空中的恒星作为姿态测量的参考源，输出敏感器光轴在惯性参考系中的指向。星敏感器的姿态确定精度高，能够提供角秒级甚至更高精度的惯性姿态信息，被认为是目前精度最高的姿态敏感器，可适用于各种轨道卫星、月球探测车和远程导弹。

相对于地球敏感器和太阳敏感器等其它姿态敏感器而言，星敏感器主要有以下优点：可提供更高的指向精度、三轴姿态以及任何指向的全方姿态信息，并可满足太阳系外的深空探测要求，输出姿态为相对于惯性坐标系的实时直接测量，无慢速漂移问题。星敏感器技术要求趋于向高精度、高数据更新率、微型化、低功耗和高可靠性等方向发展。目前星敏感器存在数据更新频率低的问题，而数据更新率是星敏感器的一项重要指标。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种提高解决问题的输出频率的基于陀螺仪辅助的提高星敏感器输出频率的方法。

技术方案：本发明所述的基于陀螺仪辅助的提高星敏感器输出频率的方法，该方法包括以下步骤：

(1)星敏感器输出当前帧星图，提取出所述当前帧星图中的星点位置；

(2)根据陀螺仪输出的角速度信息预测所述当前帧星图中所述星点在下一时刻星图中的位置；

(3)由所述星敏感器计算其所在载体的姿态信息并输出。

优选的，步骤(2)包括：

(21)所述星敏感器在天体坐标系中的姿态矩阵为A，焦距为f，导航星S_i在所述天体坐标系中的方向向量为v_i，所述星敏感器中心点在所述星图平面中的位置表示为(x₀,y₀)，所述导航星S_i在所述星图中的位置为(x_i,y_i)，则可表示出在所述星敏感器坐标系中所对应的图像向量w_i；

(22)根据某星点t时刻所述陀螺仪输出的不同方向的角速度值和星点位置，得到从t时刻到t+Δt时刻所述星敏感器的姿态变换矩阵；

(23)根据步骤(22)结果和t+Δt时刻所述星敏感器的姿态变换矩阵，建立星点位置预测模型，从而预测出同一个星点在t+Δt时刻图像中的位置。

优选的，在步骤(21)中，所述姿态矩阵A可通过参考矢量法求得。

优选的，在步骤(23)中，所述的星点位置预测模型表示为：

其中，f为星敏感器的焦距,表示t时刻星点所在星图中的坐标,分别表示t时刻惯性系统输出的三个角速度值，表示预测的t+Δt时刻星点在星图中的位置坐标。

由于上述等式可以化简为：

优选的，在步骤(3)中，