基于双超平台的姿态测量方法及系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109781102A(43)申请公布日2019.05.21(21)申请号201910033212.2(22)申请日2019.01.14(71)申请人上海卫星工程研究所地址200240上海市闵行区华宁路251号(72)发明人张伟周世宏宋效正郑京良王田野(74)专利代理机构上海段和段律师事务所31334代理人李佳俊郭国中(51)Int.Cl.G01C21/18(2006.01)G01C21/20(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于双超平台的姿态测量方法及系统(57)摘要本发明提供了一种基于双超平台的姿态测量方法及系统，包括：将运动学特性引入姿态测量模型，利用双超平台进行准静态姿态测量，获取星敏感器的测量数据；基于被测对象的运动学特性，采用平滑滤波方法对星敏感器的测量数据进行动态测量误差修正；结合双超平台的动态特性，对星敏感器的测量数据按泰勒公式展开式求解，反演平滑滤波后姿态变化曲线，并进行分段多项式插值，获取全时空内的高精度测量结果。本发明适用于“高精高稳”的双超平台，不依赖高性能的陀螺，仅靠星敏感器即可实现高精度姿态测量。CN109781102ACN109781102A权利要求书1/2页1.一种基于双超平台的姿态测量方法，其特征在于，包括：准静态姿态测量步骤：将运动学特性引入姿态测量模型，利用双超平台进行准静态姿态测量，获取星敏感器的测量数据；动态测量误差抑制步骤：基于被测对象的运动学特性，采用平滑滤波方法对星敏感器的测量数据进行动态测量误差修正；分段多项式插值步骤：结合双超平台的动态特性，对星敏感器的测量数据按泰勒公式展开式求解，反演平滑滤波后姿态变化曲线，并进行分段多项式插值，获取全时空内的测量结果。2.根据权利要求1所述的基于双超平台的姿态测量方法，其特征在于，所述平滑滤波方法包括移动平均滤波方法和区间多项式拟合方法。3.根据权利要求2所述的基于双超平台的姿态测量方法，其特征在于，所述移动平均滤波方法包括表达式：上式中，k为离散采样时刻，为k时刻的移动平均滤波结果，yk为k时刻的星敏感器测量结果，2N+1为总采样个数。4.根据权利要求2所述的基于双超平台的姿态测量方法，其特征在于，所述区间多项式拟合方法采用二阶多项式拟合。5.根据权利要求2所述的基于双超平台的姿态测量方法，其特征在于，所述移动平均滤波方法用于离线处理，所述区间多项式拟合方法用于在线实时处理。6.一种基于双超平台的姿态测量系统，其特征在于，包括：准静态姿态测量模块：将运动学特性引入姿态测量模型，利用双超平台进行准静态姿态测量，获取星敏感器的测量数据；动态测量误差抑制模块：基于被测对象的运动学特性，采用平滑滤波方法对星敏感器的测量数据进行动态测量误差修正；分段多项式插值模块：结合双超平台的动态特性，对星敏感器的测量数据按泰勒公式展开式求解，反演平滑滤波后姿态变化曲线，并进行分段多项式插值，获取全时空内的测量结果。7.根据权利要求6所述的基于双超平台的姿态测量系统，其特征在于，所述平滑滤波方法包括移动平均滤波方法和区间多项式拟合方法。8.根据权利要求7所述的基于双超平台的姿态测量系统，其特征在于，所述移动平均滤波方法包括表达式：上式中，k为离散采样时刻，为k时刻的移动平均滤波结果，yk为k时刻的星敏感器测量结果，2N+1为总采样个数。9.根据权利要求7所述的基于双超平台的姿态测量系统，其特征在于，所述区间多项式拟合方法采用二阶多项式拟合。2CN109781102A权利要求书2/2页10.根据权利要求7所述的基于双超平台的姿态测量系统，其特征在于，所述移动平均滤波方法用于离线处理，所述区间多项式拟合方法用于在线实时处理。3CN109781102A说明书1/5页基于双超平台的姿态测量方法及系统技术领域[0001]本发明涉及姿态运动学领域，具体地，涉及基于双超平台的高精度姿态测量方法及系统。背景技术[0002]随着卫星领域的不断发展，当前卫星领域已逐步从定性的功能化要求转变成高精度的定量化应用。姿态测量精度是代表卫星综合性能的重要指标之一，直接决定了卫星的定量化应用水平。为了满足量测、气象、国防等各个领域对空间科学日益增长的技术要求，需要开展卫星高精度姿态测量方法研究。[0003]卫星的姿态测量精度主要由姿态敏感器和高精度定姿算法决定。目前主要使用的姿态敏感器有陀螺、星敏感器、地球敏感器、太阳敏感器等。陀螺实时提供角速度信息，自主性强，不易受外界影响，但是陀螺存在漂移，角速度误差会随着时间不断积累；星敏感器精度最高，但造价昂贵，测量频率较低，且存在高频测量噪声。地球敏感器(如红外地平仪)和太阳敏感器(如磁强计)成本较低，视场捕捉相对容易，但精度不高，经常作为