[发明专利]基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪及其导航方法

说明书

本发明公开了一种基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪及其导航方法，该导航仪包括：星敏感器、2N个干涉孔径、2N个多自由度调节支架、数据处理与控制系统和隔振平台；星敏感器和数据处理与控制系统设置在多自由度调节支架中心，数据处理与控制系统位于星敏感器下方；各干涉孔径以星敏感器为中心均布在隔振平台上；各多自由度调节支架分别设置在各干涉孔径与隔振平台之间。本发明可实现亚毫角秒量级的精确指向测量，满足相对论效应的高精度指向测量需求，适用于工程应用。

技术领域

本发明属于仪器科学技术领域，尤其涉及一种基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪及其导航方法。

背景技术

相对论效应如光行差、引力偏折等与飞行器在轨参数直接联系，通过测量光行差和引力偏折可以实现天文自主导航。光行差和引力偏折一般只有亚毫角秒量级，因此，相对论天文效应自主导航的基础是高精度指向测量。

目前，星敏感器的指向测量精度只能达到毫角秒量级，基于亚毫角秒级的测量精度并实现相对论效应自主导航的仪器尚且没有研究。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪及其导航方法，可实现亚毫角秒量级的精确指向测量，满足相对论效应的高精度指向测量需求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪，包括：星敏感器、2N个干涉孔径、2N个多自由度调节支架、数据处理与控制系统和隔振平台；其中，N≥3；

星敏感器和数据处理与控制系统设置在多自由度调节支架中心；其中，数据处理与控制系统位于星敏感器下方；

各干涉孔径以星敏感器为中心均布在隔振平台上；

各多自由度调节支架分别设置在各干涉孔径与隔振平台之间。

在上述基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪中，星敏感器，用于：

实时捕获并识别视场内的恒星，从识别到的视场内的若干个恒星中选取N颗导航星；

对N颗导航星分别进行成像；

将N颗导航星的成像分别与已知星表进行匹配，得到各颗导航星的粗指向。

在上述基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪中，数据处理与控制系统，用于：

根据星敏感器输出的各颗导航星的粗指向，对各干涉孔径进行位移和/或指向调整，使各干涉孔径分别与一个相应的导航星对准；其中，2N个干涉孔径两两为一组形成一个迈克尔逊恒星干涉仪，一个迈克尔逊恒星干涉仪对准相应的一颗导航星；在各迈克尔逊恒星干涉仪分别与相应的导航星对准后，导航星在相应的迈克尔逊恒星干涉仪的探测器上形成干涉条纹，记作实际干涉条纹；

根据预先的标定结果与实际干涉条纹的对比结果，计算得到相应的导航星的精指向。

在上述基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪中，数据处理与控制系统在根据星敏感器输出的各颗导航星的粗指向，对各干涉孔径进行位移和/或指向调整，使各干涉孔径分别对准对应的导航星时，包括：

根据星敏感器输出的各颗导航星的粗指向，通过多自由度调节支架对相应的对干涉孔径进行位移和/或指向调整；

对各干涉孔径的方向进行实时监视和测量，得到干涉孔径的实时方向；

若得到的干涉孔径的实时方向与相应的导航星的粗指向之差小于设置阈值，则确定当前迈克尔逊恒星干涉仪与相应的导航星完成了对准；否则，通过多自由度调节支架对相应的干涉孔径继续进行位移和/或指向调整。

在上述基于星敏感器辅助的相对论天文效应导航仪中，数据处理与控制系统，还用于：