[发明专利]一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法及系统

说明书

本发明提供了一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法及系统，包括采用FIR对于原始观测的高频角位移数据进行降噪处理；采用分段傅里叶变换算法实现噪声数据的抑制，并对数据幅值信息进行阈值处理，实现高频角位移数据的恢复与质量提升；解算卫星本体姿态四元数时间序列，获得卫星本体角增量参考值时间序列；根将所得质量提升后的本体角增量观测值进行时间累加处理，得到与卫星本体角增量参考值时间序列时间基准统一的本体角增量量测值时间序列；建立高频角位移在轨安装参数标定模型，利用最小二乘最优估计方法，求解安装参数误差值；迭代计算，直到高频角位移安装误差校正值小于设定阈值，得到高频角位移安装参数在轨标定结果。

技术领域

本发明属于遥感卫星地面数据处理领域，涉及一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法及系统。

背景技术

高频角位移传感器可以输出上万赫兹的角增量数据，能够感应的平台姿态频率范围可达0.2～1000Hz，并且在卫星高速运动时能保持较高的量测精度，为高分辨率光学遥感卫星高频高精度姿态数据处理提供一个新的思路和方法。然而，由于角位移数据的采样频率较高，观测数据中量化噪声显著，卫星平台真实角增量信息被掩盖；并且，高频角位移的原始观测数据中存在各类系统和偶然误差，如角位移设备安装误差、标度因素误差、漂移误差以及测量噪声等，导致原始观测数据中存在明显偏离的角增量粗差数据，影响高分辨率光学卫星姿态解算精度，造成遥感影像几何定位精度的显著下降。此外，由于受到发射振动、结构在轨应力释放和空间环境影响等，高频角位移与星敏感器间的相对安装参数相较于地面量测值存在一定的误差，造成星敏角位移组合滤波不收敛问题，导致光学遥感卫星影像内部几何精度产生不一致性。因此，需要对高频角位移原始观测数据进行数据质量提升处理，提高观测数据的连续性，并进行角位移组件测量坐标系与星敏基准坐标系进行相对安装标定。目前，现有的高频角位移安装参数在轨标校方法的标定精度受限于角位移随机量测噪声及安装参数初始值设定的影响，并且不适用于安装角误差较大的标定情况。本发明针对该问题，提出一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法，建立统一的姿态测量基准，为后续姿态信息融合提供基础。

发明内容

本发明针对高频角位移原始观测数据存在粗差、量测噪声以及安装参数标定的问题，提供了一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法。

本发明技术方案提供一种高频角位移传感器安装参数在轨标定方法，数据预处理及安装参数在轨标定过程包括以下步骤，

步骤1，采用有限长单位冲激响应滤波器FIR对于原始观测的高频角位移数据进行降噪处理，提高观测数据的连续性；

步骤2，采用分段傅里叶变换算法，得到多个数据段信号的各自的频率、相位和幅值信息，利用信号与噪声的特性，求取多个数据段的相位、幅值信息的平均值，实现噪声数据的抑制，并对数据幅值信息进行阈值处理，基于频率、求均值后的相位以及阈值处理后的振幅信息，进行傅里叶逆变换，实现高频角位移数据的恢复与质量提升；

步骤3，基于星敏感器原始观测数据及在轨安装参数，解算卫星本体姿态四元数时间序列，然后计算对应的卫星本体角增量参考值，获得卫星本体角增量参考值时间序列；

步骤4，根据步骤3所得卫星本体角增量参考值时间序列，将步骤2所得质量提升后的本体角增量观测值进行时间累加处理，得到与卫星本体角增量参考值时间序列时间基准统一的本体角增量量测值时间序列；

步骤5，基于步骤3所得卫星本体角增量参考值时间序列与步骤4所得本体角增量量测值时间序列，建立高频角位移在轨安装参数标定模型，利用最小二乘最优估计方法，求解安装参数误差值；

步骤6，迭代计算，执行步骤5，直到高频角位移安装误差校正值小于设定阈值，得到高频角位移安装参数在轨标定结果。