星敏感器陀螺姿態(tài)確定系統(tǒng)在軌標定研究.pdf

1、姿態(tài)敏感器在軌標定本質上是實時地消除各種因素所致的系統(tǒng)性姿態(tài)誤差，隨著航天任務對姿態(tài)精度需求逐漸提高，在軌標定應用將越來越廣泛。本文以星敏感器、陀螺組成的姿態(tài)確定系統(tǒng)為基本研究對象，對星敏感器在軌標定和姿態(tài)敏感器安裝標定進行研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對星敏感器成像過程中成像參數(shù)漂移造成星敏姿態(tài)輸出具有系統(tǒng)性誤差的問題，本文使用與航天器自身姿態(tài)無關的星角距不變原則對包括星敏感器像平面主點偏移、焦距偏差和鏡頭畸變在內(nèi)的星敏感

2、器主要成像參數(shù)進行了標定指標函數(shù)的建立，并對使用遺傳算法對指標函數(shù)進行求解進行研究。⑵在傳統(tǒng)的Shuster提出的測量方差基礎上，進一步在機理上提出了兩種可能的方差形式----光錐方差和鏡頭畸變方差，相應給出了方差的影響方式。⑶針對星敏感器在航天器姿態(tài)機動過程中出現(xiàn)姿態(tài)信息輸出延遲和姿態(tài)方差增大問題，進行了機理建模和補償方法的研究，并基于Kalman濾波方法對上述問題作出修正。⑷針對星敏感器、陀螺組成的姿態(tài)確定系統(tǒng)在軌安裝標定，為了真正

3、實現(xiàn)確定航天器關鍵部件姿態(tài)，引入可以給出有效姿態(tài)信息的光學有效載荷，實現(xiàn)絕對安裝方位標定。進行姿態(tài)敏感器間安裝參數(shù)建模，以星敏感器為標定基準敏感器，建立陀螺、光學有效載荷相對星敏感器的相對安裝參數(shù)矩陣，使得星敏感器、陀螺等姿態(tài)敏感器輸出的姿態(tài)信息直接與航天器有效載荷關聯(lián)，進而保證姿態(tài)確定的直接、有效性。在建立標定模型的基礎上，依據(jù)不同需求進行了標準EKF、偏差隱式EKF、偏差顯式EKF和UKF算法應用在安裝標定領域的研究。⑸針對姿態(tài)敏感