一种星敏感器-陀螺组合定姿的实时在轨标定方法

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1、第33卷第2期2014年3月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．33No．2Mar．2014引用格式：刘磊，刘也，曹建峰，等．一种星敏感器陀螺组合定姿的实时在轨标定方法[J]．飞行器测控学报，2014，33(2)：152—157．LiuLei，LiuYe，CaoJianfeng，eta1．Areahimeon—orbitcalibrationmethodforintegratedattitudedeterminationbyGyros／StarSenso

2、rs[J]．JournalofSpacecraftTT&CTechnology，2014，33(2)：152—157．一种星敏感器一陀螺组合定姿的实时在轨标定方法+刘磊1’2，刘也1’2，曹建峰1‘2，胡松杰1’2，唐歌实1’2(1．航天飞行动力学技术重点实验室·北京·100094；2．北京航天飞行控制中心·北京·100094)摘要：研究了一种星敏感器一陀螺组合定姿方式中的姿态敏感器误差的实时在轨标定方法。首先，选择直观的欧拉角作为姿态描述参数，根据星敏感器和陀螺的测量原理建立星敏感器一陀螺在轨标定的测量

3、方程和状态方程，并以此建立数学模型。其次，采用简单高效的EKF(ExtendedKalmanFilter，扩展卡尔曼滤波)作为估值算法，进行了在轨标定数值仿真。对于航天器姿态定向中出现的姿态角和星敏感器安装角之间的耦合问题，通过在特定姿态通道上施加简单姿态机动实现了解耦。数值结果表明，该实时在轨标定方法，尤其是所提出的姿态角和星敏感器安装角解耦策略，可以实现对航天器姿态的实时精确估计以及对星敏感器安装误差、陀螺常值漂移和相关漂移等误差的实时在轨标定。该方法可用于航天器姿态测量设备的实时在轨标定和航天器姿态

4、的高精度实时确定。关键词：在轨标定；星敏感器；陀螺；扩展卡尔曼滤波；姿态确定；组合定姿中图分类号：V448．22文献标志码：A文章编号：1674—5620(2014)02—0152一06DOI：10．7642／i．issn．1674—5620．2014020152一06ARealtimeOn—OrbitCalibrationMethodforIntegratedAttitudeDeterminationbyGyros／StarSensorsLIULeil～，LIUYel～，CAOJianfen91～，HU

5、Songjiel～，TANGGeshil’2(1．ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratory，Beijing100094；2．BeijingAerospaceControlCenter，Beijing100094)Abstract：Areahimeon—orbitcalibrationmethodforattitudesensorerrorsbygyros／starsensorsisstudied．First，simpleEulerang

6、leischosentobeanattitudeparameterandamathematicmodelofon-orbitcalibrationisconstruc—ted．Themodelconsistsofmeasurementequationsandstateequationsderivedfromthemeasurementprinciplesofstarsensorsandgyros．Then，efficientextendedKalmanfilter(EKF)isusedasanevalua

7、tionalgorithmandnumer—icsimulationisdonefortheproposedmethod．Furthermore，couplingbetweenattitudeanglesandinstallationanglesofstarsensorsisobservedandsimplifiedmaneuverisappliedonspecificattitudechanneltofulfilldecoupling．Thenumericsimulationresultsshowtha

8、ttheaboveonorbitcalibrationmethodandthedecouplingstrategyareeffectivetopreciselyestimatespacecraftattitudeandtheyareefficientforcalibrationoftheinstallationerrorsofstarsensorsandconstantandrelativegyrodrift．Themetho