[发明专利]适用于高机动载体的星敏感器自主导航方法

摘要

适用于高机动载体的星敏感器自主导航方法，涉及天文导航技术领域，解决现有技术中星敏感器为高机动载体自主导航的不足。首先，星敏感器采用全天自主星图识别捕获初始姿态，然后，利用初始姿态信息进行有初指向的局部星图识别，计算姿态并获取运动角速度，结合前面两步得到的先验信息，预测下一采样时刻的姿态和星点位置，进入快速预测跟踪识别，根据识别结果计算星敏感器在惯性坐标系中的三轴姿态角，最后，根据星敏感器在载体上的安装矩阵，计算载体的三轴姿态角，完成对载体的独立导航。本发明实现简单，具有自主为高机动载体提供连续、高精度导航数据等特点。

主权项

适用于高机动载体的星敏感器自主导航方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：步骤一、初始姿态捕获；对星敏感器拍摄的星图进行全天自主星图识别，获得星敏感器的视轴初指向；步骤二、根据步骤一获得的星敏感器的视轴初指向，进行局部星图识别，获得当前星敏感器姿态角和姿态变化角速度；具体过程为：根据初始姿态捕获的星敏感器视轴初指向，标记导航星库中出现在视场内的导航星，缩小星图识别过程中的匹配范围，连续进行三次有初指向的局部星图识别，并计算姿态角，根据每两次姿态测量的时间和姿态角变化，计算星敏感器当前时刻姿态角和姿态角速度；步骤三、预测跟踪识别；根据星敏感器当前时刻姿态角和姿态变化角速度，预测下一采样时刻星敏感器的视轴指向和已跟踪星的坐标，同时，判断视场内跟踪星的数目和视场内跟踪星的星图分布条件数，如果跟踪星数目或星图分布条件数不满足设定的阈值，执行对未知星的识别，如果否，执行已知星的预测跟踪；对未知星像的识别过程为：如果当前采样时刻视场内的跟踪星数目不满足设定的阈值或者跟踪星构成的星图分布条件数不满足设定的阈值时，对星图中的未知星像进行识别；所述未知星像的识别处理方式是根据预测的星敏感器视轴指向提取导航星表中出现在视场内的导航星，结合预测的姿态旋转矩阵，将导航星向探测器平面投影，预测导航星在探测器平面中的坐标，以预测的坐标为中心，与实时提取的观测星的坐标在小窗口范围内匹配识别；步骤四、姿态确定；根据识别结果得到多颗恒星在星敏感器坐标系中的观测矢量与在惯性坐标系中的单位矢量的对应关系，采用QUEST方法确定星敏感器在惯性坐标系中的姿态，根据预先标定的星敏感器与载体的安装矩阵，计算载体在惯性空间的姿态，实现星敏感器为载体独立提供导航信息。