[发明专利]一种小卫星星上设备高精度姿态测量系统及方法在审
| 申请号： | 201910576252.1 | 申请日： | 2019-06-28 |
| 公开（公告）号： | CN110285816A | 公开（公告）日： | 2019-09-27 |
| 发明（设计）人： | 李帅;杨海龙;王凤彬;张名毅;梁小峰;沈群 | 申请（专利权）人： | 航天东方红卫星有限公司 |
| 主分类号： | G01C21/24 | 分类号： | G01C21/24;G01C1/04;G01C11/00;F16M11/42;F16M11/08;F16M11/18 |
| 代理公司： | 中国航天科技专利中心 11009 | 代理人： | 茹阿昌 |
| 地址： | 100094 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 一种小卫星星上设备高精度姿态测量系统及方法，利用控制终端确定转台转角并改变转台位置，确定电子经纬仪在升降支架上的竖直高度H，电子经纬仪的水平驱动角和垂直驱动角，并利用升降支架改变电子经纬仪的位置，完成粗定位工作；在粗定位工作的基础上利用CCD相机完成精确准直工作，获取立方棱镜两个端面的法向矢量，最终确定星上设备的姿态测量值。本发明针对多级硬件系统坐标矩阵转换带来的系统累计误差问题，进行了系统硬件构建优化，以及算法的优化改进，提高了航天器设备姿态测量的测量精度和测量稳定性，还大幅提高了测量效率，降低了测量人力成本，减轻了测量技术人员的劳动强度。 | ||
| 搜索关键词： | 星上设备 测量 姿态测量系统 升降支架 姿态测量 粗定位 小卫星 经纬 电子经纬仪 航天器设备 测量效率 垂直驱动 法向矢量 控制终端 立方棱镜 人力成本 水平驱动 误差问题 系统硬件 硬件系统 转台位置 转台转角 坐标矩阵 构建 竖直 准直 算法 优化 转换 改进 | ||
【主权项】：
1.一种小卫星星上设备高精度姿态测量系统，其特征在于，包括：电子经纬仪、升降支架、转台、CCD相机、控制终端；升降支架包括：可移动底座(100)、立梁(200)、升降旋转机构(300)；可移动底座(100)上设置有立梁(200)，所述立梁(200)上设置有能够沿所述立梁(200)上下移动和绕所述立梁(200)轴线旋转的升降旋转机构(300)，电子经纬仪固定在所述升降旋转机构(300)上，电子经纬仪的目镜上固连有CCD相机；卫星固定在转台上，卫星上的待测设备上粘贴有立方棱镜；控制终端用于确定转台转角、电子经纬仪在升降支架上的竖直高度H，电子经纬仪的水平驱动角和垂直驱动角；根据所述确定的电子经纬仪的竖直高度H、电子经纬仪的水平驱动角和垂直驱动角，利用升降支架改变电子经纬仪的位置，根据所述确定的转台转角改变转台位置，完成粗定位工作；在粗定位工作的基础上利用CCD相机完成精确准直工作；重复粗定位工作和精确准直工作，获取立方棱镜两个端面的法向矢量，所述两个端面的法向矢量正交，根据所述两个法向矢量确定卫星上待测设备相对于整星坐标系的姿态测量值。
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- 赵春晖;郑岩;史广青;刘启海;华宝成;龚德铸;郭绍刚;刘鲁 - 北京控制工程研究所
- 2016-12-14 - 2019-05-24 - G01C21/24
- 本发明一种月球轨道交会对接超近距离测量用合作目标标志器。提出了一种基于均匀后向反射标志的合作目标设计，其包括6个反光标志，它们按照设计好的空间几何拓扑构型安装在一个圆盘型支架上；每个反光标志包括玻璃微珠面板、窄带滤光片、抗辐射玻璃、壳体。这种合作目标标志器具有反射效率高、反光均匀性好、光能量稳定性高、抗杂光干扰能力强、体积小、重量轻的优点，它解决了常规的合作目标在超近距离时反射效率低、反光均匀性下降造成系统测量精度下降、测量可靠性降低的不足，适合用在交会对接超近距离高精度测量场合。
- 面向深空探测捕获段的深度组合导航方法-201610341319.X
- 刘劲;吴谨;李娟;邓慧萍;王文武;李富年 - 武汉科技大学
- 2016-05-20 - 2019-05-10 - G01C21/24
- 本发明提供一种面向深空探测捕获段的深度组合导航方法，包括预备阶段和滤波阶段；所述预备阶段建立深空探测器的轨道动力学模型、测向模型、测距模型、测速模型；所述滤波阶段利用扩展卡尔曼滤波器滤波，在导航滤波器中的状态转移模型为轨道动力学模型，导航滤波器中的测量模型选择包括在脉冲观测周期内，未获得测距信息时选择测向模型或测速模型，并对X射线敏感器接收的脉冲信号进行补偿；当脉冲信号累积完毕获得测距信息时，选择测距模型；导航滤波器利用测距模型，根据获取导航所需的位置和速度矢量。本发明抑制了脉冲到达时间多普勒偏差，滤波器收敛，定位精度高，并且对传感器要求很低。因此，本发明对航天器自主导航具有重要的实际意义。
- 基于可见光地球敏感器和太阳敏感器的卫星姿态确定方法-201610262687.5
- 万小波;张晓敏 - 航天东方红卫星有限公司
- 2016-04-25 - 2019-04-30 - G01C21/24
- 基于可见光地球敏感器和太阳敏感器的卫星姿态确定方法，利用可见光地球敏感器和太阳敏感器联合确定卫星对地的三轴姿态。首先通过对CMOS成像器件所成的地球图像处理，提取到地球图像的有效边缘，然后应用最小二乘法拟合提取到的有效边缘的中心。其次在卫星对地姿态角为小角度的假设下，近似计算卫星的对地滚动角和俯仰角。最后应用太阳敏感器和近似计算得到的滚动角和俯仰角姿态信息计算得到卫星对地的偏航角。相对于传统的利用地球红外敏感器和太阳敏感器组合确定卫星对地的三轴姿态角，本发明方法提高了卫星姿态角测量精度，并且该方法适用于小型化的小卫星姿态测量，顺应当前小卫星的发展潮流。
- 一种基于模型摄动的火星大气进入自适应估计方法-201611242141.X
- 崔平远;邓剑峰;高艾;于正湜;徐瑞 - 北京理工大学
- 2016-12-29 - 2019-04-30 - G01C21/24
- 本发明公开的一种基于模型摄动的火星大气进入自适应估计方法，属于深空探测技术领域。本发明通过分析火星大气进入段不确定参数与气动力模型的耦合关系，把不确定参数对动力学系统的摄动转化为气动力模型偏差，减少不确定参数项个数；根据气动力模型摄动的变化规律，建立针对动力学系统中摄动量偏差的滤波模型，每个滤波模型动力学系统中摄动量对应一个偏差值，通过每个滤波模型预测测量残差，并基于测量残差信息自适应更新各模型的权值，迭代逼近真实模型摄动，从而抑制气动力模型偏差对状态估计精度的影响。本发明能够减小火星进入段组合导航方法中动力学模型摄动对状态估计精度的影响，保证进入过程中探测器状态估计精度及导航系统的稳定性。
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