[发明专利]星敏感器在轨姿态测量精度主成分因素的确定方法

说明书

本发明涉及卫星分析领域，尤其涉及星敏感器在轨姿态测量精度主成分因素的确定方法，包括：针对星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型中的误差因素模型，进行误差因素试验设计，获取误差因素试验的最优设计；对误差因素试验的最优设计求解，获得误差因素试验的最优设计的数值求解算法；根据误差因素试验的最优设计和误差因素试验的最优设计的数值求解算法，确定星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型中的主要影响因素。本发明能够在星敏感器在轨姿态测量过程中出现的众多误差因素中，寻找到主要影响因素，即主成分因素；为星敏感器在轨姿态测量数据精度分析与评估提供基础。

技术领域

本发明涉及卫星分析领域，尤其涉及星敏感器在轨姿态测量精度主成分因素的确定方法。

背景技术

对地观测卫星是通过空间遥感器对地球陆地、大气和海洋实施观测的人造地球卫星的总称，包括测绘卫星、资源卫星、海洋卫星和气象卫星等，其应用领域涉及地图测绘、国土普查、城市规划、地质勘探、海洋管理、气象预报、灾害监测以及军事侦察、导弹预警和战场评估等多个方面。通过对地观测获取的信息是国家的基础性战略资源，对保障经济发展和维护国家安全起着重要作用。

近些年来，用户对高分辨率遥感信息的需求日益迫切，提高空间遥感器的分辨率是对地观测系统未来发展的趋势。我国已确立了实现高分辨率对地观测的航天发展目标，并正在开展研究高分辨率成像和高精度立体测绘的对地观测卫星。高分辨率成像和高精度立体测绘等设计指标的实现要求高精度的卫星姿态测量精度。高精度的姿态测量是实现高精度姿态确定与控制的基础，卫星高精度姿态确定与控制是实现卫星超稳定运行及高精度指向的基础，对保证卫星实现高分辨成像和高精度立体测绘等对地观测性能具有重要意义。

星敏感器是目前航天应用中测量精度最高的卫星姿态测量敏感器。卫星姿态确定与控制精度要求的提高必然对姿态测量敏感器，尤其是星敏感器的要求也更高。星敏感器的精度、稳定性等性能指标越高，就越能满足如高分辨率成像和高精度立体测绘等卫星姿态控制的要求。但我国仍处于10角秒或几十角秒(3σ)的量级。星敏感器在轨姿态测量要求达到优于1角秒的精度，就意味着影响星敏感器在轨姿态测量系统精度的各个环节的误差均要接近于零。

针对提高星敏感器在轨姿态测量系统精度的“软处理”研究，当前工作主要集中在细化星敏感器在轨姿态测量误差模型，设计改进的或新型的误差校准或在轨测试、标定及补偿算法以适应不同的工作环境，进而达到高精度姿态测量要求，即国内外的研究工作集中在“正问题”的研究。对于“反问题”——即达到设定的星敏感器在轨姿态测量精度指标(如1角秒的精度指标)，对各个影响因素或体系的限制和边界条件的分析研究工作尚未见到。对该“反问题”的研究，就是星敏感器在轨姿态测量精度指标归属因子分析与评估，它有利于指导星敏感器在轨姿态测量系统设计和误差处理方法选择，对姿态测量技术可以起到反馈作用。

星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的获取是精度分析与评估的关键环节，也是星敏感器在轨姿态测量精度评估试验的基础。在已建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的基础上，寻找对星敏感器在轨姿态测量精度有主要影响的因素，对解决“反问题”尤为关键。

发明内容

本发明提供的星敏感器在轨姿态测量精度主成分因素的确定方法，其能够在对星敏感器在轨姿态测量过程中出现的众多误差因素中，寻找到主要影响因素，即主成分因素；为星敏感器在轨姿态测量数据精度分析与评估提供基础。

本发明提供的星敏感器在轨姿态测量精度主成分因素的确定方法，其特征在于，所述方法包括：

针对星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型中的误差因素模型，进行误差因素试验设计，获取误差因素试验的最优设计；

对误差因素试验的最优设计求解，获得误差因素试验的最优设计的数值求解算法；

根据误差因素试验的最优设计和误差因素试验的最优设计的数值求解算法，确定星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型中的主要影响因素。