[发明专利]一种高动态下相对导航的时间对准与补偿方法

说明书

本发明公开了一种高动态下相对导航的时间对准与补偿方法，包括：步骤S1、获取卫星姿态数据，跟瞄测量数据和跟瞄测量数据时戳；步骤S2、将卫星姿态数据递推对齐到跟瞄测量数据时戳；步骤S3、将时间对齐后的卫星姿态数据和跟瞄测量数据作为量测输入进行相对导航滤波解算，得到对应于跟瞄测量数据时戳的轨道坐标系下，目标星相对于追踪星的相对位置和相对速度；步骤S4、将相对位置和相对速度作为初始值，以CW解析解作为递推方程，对初始值进行递推至当前解算时刻，得到补偿后的目标星相对于追踪星的相对位置和相对速度。本发明能够有效的减小由于跟瞄测量数据时延带来的相对测量误差，提高相对导航精度和相对指向精度。

技术领域

本发明涉及空间相对测量和相对导航技术领域，特别涉及一种高动态下相对导航的时间对准与补偿方法。

背景技术

空间跟瞄设备作为一种空间相对测量设备，用于对空间目标星进行搜索、捕获与跟踪测量，获取目标星的相对角度与相对距离信息，从而进行对目标星的相对导航。由于空间跟瞄设备本身在处理数据时，需要耗费一定的时间，尤其是对于以光学相机作为测角手段的跟瞄设备，其曝光时长加数据处理时间可能会到几十甚至上百毫秒，从而会导致其输出的测量数据的时戳落后于数据请求时刻，这部分时差对于高精度和高动态的测量任务是会带来额外的测量误差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高动态下相对导航的时间对准与补偿方法，实现解决减小高精度高动态相对测量任务下，空间跟瞄数据时延以及与卫星姿态数据在时间上不对齐带来的相对导航误差和相对指向控制误差的问题。

为了解决以上问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种高动态下相对导航的时间对准与补偿方法，包括：步骤S1、获取卫星姿态数据，跟瞄测量数据和跟瞄测量数据时戳。步骤S2、将所述卫星姿态数据递推对齐到所述跟瞄测量数据时戳。步骤S3、将时间对齐后的所述卫星姿态数据和所述跟瞄测量数据作为量测输入进行相对导航滤波解算，得到对应于所述跟瞄测量数据时戳的轨道坐标系下目标星相对于追踪星的相对位置和相对速度。步骤S4、将所述相对位置和相对速度作为初始值，以CW解析解作为递推方程，对所述初始值进行递推至当前解算时刻，得到补偿后的目标星相对于追踪星的相对位置和相对速度。

可选地，所述卫星姿态数据包括：星敏感器测量数据和陀螺测量数据；所述步骤S1还包括：获取星敏感器姿态数据时戳T_st，以及记录陀螺采样时刻星上系统钟T_tl。

可选地，所述步骤S2包括：步骤S2.1、通过陀螺角速度积分，将星敏感器测量四元数(星敏感器测量数据)递推到所述陀螺采样时刻星上系统钟T_tl；然后计算得到所述陀螺采样时刻星上系统钟T_tl对应的轨道坐标系下的第一卫星姿态四元数Q_ob0。步骤S2.2、通过陀螺角速度积分将所述第一卫星姿态四元数Q_ob0递推到所述跟瞄测量数据对应的跟瞄测量数据时戳T_GM得到第二卫星姿态四元数Q_ob1。

可选地，所述步骤S2.1包括：计算第一递推时长Δt_OH：

Δt_OH＝T_tl-T_st

计算星敏时差修正四元数Δq_ω：

式中，ω_ib(k)表示陀螺测量的追踪星本体系相对于惯性坐标系的角速度，下标ib表示惯性系到本体系；下标ω表示角速度积分；

计算所述第一卫星姿态四元数Q_ob0：