[发明专利]一种重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法及系统

说明书

本发明提供了一种重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法及系统，该方法首先通过第一星敏感器和第二星敏感器的姿态矩阵、安装误差矩阵以及安装矩阵，获取第一关系表示；然后根据第一星敏感器坐标系下的姿态矩阵计算第一姿态角加速度信息，根据第二星敏感器坐标系下的姿态矩阵计算第二姿态角加速度信息；最后以第一关系表示为约束条件，计算第一星敏感器的安装误差姿态角和第二星敏感器的安装误差姿态角。本发明利用相对定标方法获得的第一关系表示作为约束条件，结合重力加速度计的角加速度对星敏感器进行在轨定标，能够提高星敏感器的安装矩阵在轨标定标精度。

技术领域

本发明涉及航天器控制、大地测量和空间科学等领域，特别是涉及一种重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法及系统。

背景技术

恒星敏感器(简称星敏感器)是当前广泛应用的天体敏感器，它是重力测量卫星系统中一个很重要的组成部分，用于确定重力卫星相对于惯性空间的姿态、为加速度计非保守力测量结果提供坐标转换信息以及结合轨道参数可为重力卫星提供高精度三轴姿态确定信息。星敏感器是一种以恒星为参照物进行姿态测量的敏感器件，其姿态信息来自于恒星星光的方向矢量在惯性参考坐标系的指向和恒星星光方向矢量在星敏感器测量坐标系的指向，姿态测量精度可达角秒级。但在实际应用中，星敏感器安装误差可达到角分级，带来的测量误差高于星敏感器的随机测量误差。虽然卫星发射前，在地面对星敏感器的安装矩阵误差进行了标定，但由于星敏感器需要长期在轨使用，元件老化、工作环境变化、星体发射冲击等因素使得安装矩阵发生变化，因此为了保证星敏感器稳定的测量精度，亟需一种星敏感器安装矩阵在轨定标方法，以实现较高精度的星敏感器的安装矩阵标定。

发明内容

本发明的目的是提供一种重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法及系统，能够提高星敏感器的安装矩阵标定精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法，所述重力卫星星敏感器安装矩阵在轨定标方法包括：

获取第一关系表示：其中，B为第一星敏感器姿态矩阵和第二星敏感器姿态矩阵的比值，为第一星敏感器的安装误差矩阵，为第一星敏感器的安装矩阵，为第二星敏感器的安装误差矩阵，为第二星敏感器的安装矩阵；

根据第一星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵计算第一星敏感器在自身坐标系下的第一姿态角加速度；

根据第二星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵计算第二星敏感器在自身坐标系下的第二姿态角加速度；

获取重力卫星加速度计测量的角加速度值；

以第一关系表示为约束，分别根据和计算所述第一星敏感器的安装误差姿态角和所述第二星敏感器的安装误差姿态角其中，为所述第一姿态角加速度，为所述第二姿态角加速度，为重力卫星加速度计测量的角加速度值。

可选地，所述根据第一星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵计算第一星敏感器在自身坐标系下的第一姿态角加速度，具体包括：

对第二星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵进行坐标转换，得到第二星敏感器以第一星敏感器坐标系为参考坐标系的姿态矩阵，记为姿态转换矩阵；

将所述姿态转换矩阵与第一星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵相融合，得到融合矩阵；

根据所述融合矩阵计算第一姿态角加速度。

可选地，所述根据第二星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵计算第二星敏感器在自身坐标系下的第二姿态角加速度，具体包括：

对第一星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵进行坐标转换，得到第一星敏感器以第二星敏感器坐标系为参考坐标系的姿态矩阵，记为姿态转换矩阵；

将所述姿态转换矩阵与第二星敏感器在自身坐标系下的姿态矩阵相融合，得到融合矩阵；