一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法技术

本发明专利技术涉及一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法，包括以下步骤：步骤一、控制追踪星与非合作目标星形成伴飞关系，追踪星上的两台跟瞄设备分别测量得到目标星的视线距、视线俯仰角和方位角数据；步骤二、分别由两台跟瞄设备测量值计算得到第一、第二目标位置矢量；步骤三、计算第一目标位置矢量与第二目标位置矢量的叉乘矢量，利用该叉乘矢量建立观测方程；步骤四、使用滤波算法，递推估计其中第二跟瞄设备的三轴安装偏差角；步骤五、修正第二目标位置矢量得到第三目标位置矢量；步骤六、用第三目标位置矢量重新计算第二跟瞄设备的视线距、视线俯仰角和方位角数据并输出。本发明专利技术能够有效提高两套跟瞄设备的测量数据的一致性。提高两套跟瞄设备的测量数据的一致性。提高两套跟瞄设备的测量数据的一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法


[0001]本专利技术涉及空间相对测量领域，具体设计一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法。

技术介绍

[0002]空间跟瞄设备作为一种空间相对测量设备，用于对空间目标星进行搜索、捕获与跟踪测量，获取目标星的相对角度与相对距离信息，用于进行对目标星的相对导航。当卫星搭载两套跟瞄设备时，由于卫星发射过程中的振动或在轨热变形等原因，必然导致两套跟瞄设备对同一个目标的测量会存在偏差。为了消除这种偏差，则需要以其中一台跟瞄设备为基准，对另一台跟瞄进行标校修正，从而提高其测量精度，并提高两台跟瞄设备的测量数据的一致性，实现稳定的高精度相对导航。

技术实现思路

[0003]为了消除高精度相对测量要求下两套空间跟瞄设备由于安装偏差或热变形带来的测量偏差，本专利技术提出了一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法。
[0004]本专利技术包括如下步骤：
[0005]步骤一、控制追踪星与空间非合作目标星形成稳定伴飞关系，追踪星上的第一跟瞄设备、第二跟瞄设备同时工作对非合作目标星进行稳定跟踪与观测，同时控制追踪星姿态进行俯仰轴和方位轴的来回小幅度扫描，分别获取两套跟瞄设备测量得到的视线距、视线俯仰角和方位角数据；
[0006]步骤二、由两套跟瞄设备的测量数据计算得到目标星相对于追踪星的相对位置在追踪星本体系下的三轴目标位置矢量，分别为由第一跟瞄设备计算得到的第一目标位置矢量和由第二跟瞄设备计算得到的第二目标位置矢量；
[0007]步骤三、以其中一台跟瞄设备为基准，本例以第一跟瞄设备为测量基准，计算第一目标位置矢量与第二目标位置矢量的叉乘矢量，利用该叉乘矢量在以第一目标位置矢量为法向量建立的基准平面内的坐标值建立观测方程；
[0008]步骤四、使用滤波算法，递推估计第二跟瞄设备的滚动轴、俯仰轴和偏航轴的三轴安装偏差角；
[0009]步骤五、通过第二跟瞄设备的三轴安装偏差角计算安装偏差修正矩阵，用修正矩阵对第二跟瞄设备计算得到的卫星本体系下的目标星第二目标位置矢量进行修正，得到安装修正后的卫星本体系下第三目标位置矢量；
[0010]步骤六、用第三目标位置矢量重新计算第二跟瞄设备的视线距、视线俯仰角和方位角数据，并将重新计算的数据作为第二跟瞄设备的测量输出。
[0011]进一步地，所述步骤三中，计算叉乘矢量前对第一目标位置矢量和第二目标位置矢量进行归一化处理。
[0012]进一步地，所述步骤三还包含以下内容：
[0013]计算与第一目标位置矢量相垂直的基准矢量；
[0014][0015][0016][0017]建立观测方程，计算观测量
[0018][0019][0020]其中是归一化的第一目标位置矢量，是归一化的第二目标位置矢量。
[0021]进一步地，所述步骤四中使用滤波估计算法如下：
[0022]Fai(k)＝H
T
(k)
·
H(k)+Fai(k
‑
1)
[0023][0024][0025]其中，Δθ(k)、Δψ(k)分别为滚动轴、俯仰轴和偏航轴的安装偏差角；Fai(0)＝zeros(3,3)，Y(0)＝[0 0 0]T，Fai
‑1(k)为矩阵Fai(k)的逆矩阵。
[0026]进一步地，所述步骤五包含以下内容：
[0027]计算安装偏差修正矩阵ΔA(k)
[0028][0029]计算第三目标位置矢量
[0030][0031]其中为第二目标位置矢量。
[0032]进一步地，所述步骤六中利用第三目标位置矢量重新计算第二跟瞄设备的视线距ρ2′
(k)、视线俯仰角θ2′
(k)和方位角ψ2′
(k)，计算公式如下：
[0033][0034]本专利技术能够有效的减小由于安装偏差或热变形带来的两套跟瞄设备之间的测量偏差，从而提高两套跟瞄设备的测量数据的一致性，同时在确定以某套跟瞄作为测量基准的情况下，可对另一套跟瞄的测量值进行标校修正，提高其角度测量精度。本专利技术适用于携带两套跟瞄设备进行相对测量的卫星，本专利技术工程实现简单，并已在实际在研卫星上应用。
附图说明
[0035]图1为本专利技术标校方法流程图。
具体实施方式
[0036]以下结合附图和具体实施方式对本专利技术提出的一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的。为了使本专利技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0037]为了消除高精度相对测量要求下两套空间跟瞄设备由于安装偏差或热变形带来的测量偏差，本专利技术提出了一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法。
[0038]如图1所示，本方法包括以下步骤：
[0039]步骤一、控制追踪星与空间非合作目标星形成稳定伴飞关系，追踪星上的第一跟瞄设备、第二跟瞄设备同时工作对非合作目标星进行稳定跟踪与观测，同时控制追踪星姿态进行俯仰轴和方位轴的来回小幅度扫描，分别获取两套跟瞄设备测量得到的视线距、视线俯仰角和方位角数据；
[0040]步骤二、由两套跟瞄设备的测量数据计算得到目标星相对于追踪星的相对位置在追踪星本体系下的三轴目标位置矢量，分别为由第一跟瞄设备计算得到的第一目标位置矢量和由第二跟瞄设备计算得到的第二目标位置矢量；
[0041]步骤三、以其中一台跟瞄设备为基准，本例以第一跟瞄设备为测量基准，计算第一目标位置矢量与第二目标位置矢量的叉乘矢量，利用该叉乘矢量在以第一目标位置矢量为法向量建立的基准平面内的坐标值建立观测方程；
[0042]进一步地，所述步骤三中，计算叉乘矢量前对第一目标位置矢量和第二目标位置矢量进行归一化处理。
[0043]进一步地，所述步骤三还包含以下内容：
[0044]计算与第一目标位置矢量相垂直的基准矢量；
[0045][0046][0047][0048]建立观测方程，计算观测量
[0049][0050][0051]其中是归一化的第一目标位置矢量，是归一化的第二目标位置矢量。
[0052]步骤四、使用滤波算法，递推估计第二跟瞄设备的滚动轴、俯仰轴和偏航轴的三轴安装偏差角；
[0053]进一步地，所述步骤四中使用滤波估计算法如下：
[0054]Fai(k)＝H
T
(k)
·
H(k)+Fai(k
‑
1)
[0055][0056][0057]其中，Δθ(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间跟瞄设备在轨测量标校方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、控制追踪星与空间非合作目标星形成稳定伴飞关系，追踪星上的第一跟瞄设备、第二跟瞄设备同时工作对非合作目标星进行稳定跟踪与观测，同时控制追踪星姿态进行俯仰轴和方位轴的来回小幅度扫描，分别获取两套跟瞄设备测量得到的视线距、视线俯仰角和方位角数据；步骤二、由两套跟瞄设备的测量数据计算得到目标星相对于追踪星的相对位置在追踪星本体系下的三轴目标位置矢量，分别为由第一跟瞄设备计算得到的第一目标位置矢量和由第二跟瞄设备计算得到的第二目标位置矢量；步骤三、计算第一目标位置矢量与第二目标位置矢量的叉乘矢量，利用该叉乘矢量在以第一目标位置矢量为法向量建立的基准平面内的坐标值建立观测方程；步骤四、使用滤波算法，递推估计第二跟瞄设备的滚动轴、俯仰轴和偏航轴的三轴安装偏差角；步骤五、通过第二跟瞄设备的三轴安装偏差角计算安装偏差修正矩阵，用修正矩阵对第二跟瞄设备计算得到的卫星本体系下的目标星第二目标位置矢量进行修正，得到安装修正后的卫星本体系下第三目标位置矢量；步骤六、用第三目标位置矢量重新计算第二跟瞄设备的视线距、视线俯仰角和方位角数据，变将重新计算的数据作为第二跟瞄设备的测量输出。2.如权利要求1所述的空间跟瞄设备在轨测量标校方法，其特征在于，所述步骤三中，计算叉乘矢量前对第一目标位置矢量和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁巨平，郭正勇，刘笑，查理，程仿，丰保民，万海音，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：