[发明专利]基于惯性/天文组合导航应用的折射星优选方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于惯性/天文组合导航应用的折射星优选方法及系统，充分考虑导航星的空间构型，观星时长与星敏感器调姿时长，地球/航天器/恒星的几何关系，强光源规避，星敏感器视场角和折射星光的折射高度等约束影响，观星时间满足设定的观星时长和星敏感器调姿准备时间等约束条件。在此基础上，根据标准轨迹和恒星星库生成折射星库，通过遗传算法寻优搜索观星效果最好的观星开始时刻和对应的观星姿态，以确保星敏感器的观星效果。本发明是一种自主折射星优选算法，能够有效提高飞行器组合导航定轨精度。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，特别是一种基于惯性/天文组合导航应用的折射星优选方法及系统。

背景技术

惯性导航技术，即利用加表、陀螺仪等惯性器件测量弹体的视加速度和角速度等信息，经过弹载计算机积分运算后输出弹体实时的飞行状态。由于惯性导航系统内部存在陀螺仪漂移，加表零偏、随机游走等误差因素，其导航误差随时间积累。虽然近年来惯性系统和器件得到了长足发展，但是一方面高精度惯性系统成本高功耗大体积大，另一方面其误差积累的性质没有改变。尤其在执行高精度、远航程的任务时惯性系统仍需准确的外部信息校正误差。

惯性/星光折射组合导航技术是指利用惯性导航和星光导航的导航信息，通过融合处理获取高精度导航信息的导航技术。通俗地讲，此方法是在惯导积分的基础上，引入天文导航进行量测更新的组合导航技术。该方法的特点是精度高，尤其适用于远程、长航时的近地空间飞行器。

当前，已有大量的工作聚焦于星敏感器的形图识别，导航算法等方面，但是没有涉及折射星的优选问题。星光折射导航的定位精度取决于导航星的空间方位构型和折射角的大小。理论上，观测折射星的理论最优空间构型是观测到三颗方向矢量相互垂直的折射星；同时，由于星敏感器侧角误差的存在，折射角越大，组合导航定位精度越高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于惯性/天文组合导航应用的折射星优选方法及系统，提高组合导航的定位精度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于惯性/天文组合导航应用的折射星优选方法，包括以下步骤：

1)利用下式生成满足星光折射星等要求的恒星子星库A：

其中，N₁～N_n是满足星光折射星等要求的恒星编号，e₁～e_n是与恒星编号相对应的恒星单位方向矢量；

2)利用恒星子星库A以及下式生成折射星库E：

其中，D₁～D_n是可观星时段中每一时刻可持续观测Δt_l时长的信息矩阵；其中，相邻时刻之间的间隔为f_r为轨迹信息的采样频率；