星敏感器慢变误差校准方法研究.pdf

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1、第33卷2016年第4期上海AERoSPACE航天SHANGHAI63文章编号：1006—1630(2016)04—0063—07星敏感器慢变误差校准方法研究徐樱1、2，吴德安1～，汪礼成1一，刘德庆1、2，谢任远1、2(1．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海201109；2．上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：对星敏感器慢变误差(LFE)校准方法进行了研究。根据星敏I。FE主要是源于周期性的空间热环境变化的机理，将星敏的LFE作为周期信号，用傅里叶级数表述。用最小二乘法估算陀螺常值漂移中的周期量，再由常值漂移估计辨

2、识出星敏LFE的参数，确定LFE傅里叶级数中正弦和余弦函数的振幅。根据傅里叶级数形式的LFE模型和估得的LFE参数，模拟产生LFE的表达式，对星敏的输出进行补偿校正。给出了星敏LFE的辨识过程。研究表明：星敏LFE补偿后，改善了姿态估计精度和陀螺常值漂移估计准确度，显著提高姿态确定系统的性能。关键词：卫星姿态确定；星敏感器；慢变误差；周期性；空间热环境；校准；陀螺常值漂移；最小二乘法中图分类号：V448．21文献标志码：ADOI：10．19328／j．cnki．1006—1630．2016．04．01lStudyonCalibrat

3、ionMethodofLowFrequencyErrorforStarSensorXUYin91～，WUDe—anl～，WANGLi—chen91～，LIUDe—qin91～，XIERen—yuanl'2(1．ShanghaiSpaceIntellectiveControlTechnologyLab，Shanghai201109，China；2．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Thecalibrationmet

4、hodoflowfrequencyerror(LFE)forstarsensorwasstudiedinthispaper．AccordingtOthemechanismthattheLFEwascausedprimarilybyperiodicthermaldistortioninspace，theLFEofstarsensorwasservedastheperiodicsignalwhichwascharacterizedbyFourierseries．Theperiodicvalueintheconstantdriftofth

5、egyrowasestimatedbyleastsquaremethod．Theparameterofthestarsensor’SLFEwasrecognizedbytheconstantdrift．ThemagnitudeofsinusoidalandcosinefunctionintheFourierseriesofLFEwasdetermined．BasedonLFEmodelpresentedinFouriesseriesandLFEparameterestimated，theLFEexpressionwasgivenwh

6、ichwasusedtOcompensateandcalibratetheoutputofthestarsensor．TheresultshowedthattheaccuracyoftheattitudeestimationandconstantdriftofthegyrowasimprovedafterthesensorLFEwascompensated，whichwouldupgradetheperformanceoftheattitudedeterminationsystem．Keywords：Satelliteattitud

7、edetermination；Starsensor；Lowfrequencyerror；Periodicity；Spacethermalenvironment；Calibration；Gyroconstantdrift；Leastsquaremethod0引言高分辨率对地观测要求星上有效载荷能精确控制指向，或通过卫星姿态确定系统获取有效载荷光轴指向信息[1]。在星上姿态确定系统中，由星敏感器和陀螺组成的姿态确定系统精度较高，是众多航天任务的首选[2]。星敏感器和陀螺姿态确定系统的性能依赖于星敏感器的精度，星敏感器观测量中常包含LFE

8、，LFE主要是由太阳照射角度变化产生的冷热交变的热环境，使星敏感器安装结构形变而形成的，属于星敏感器安装误差。因太阳照射角度依轨道周期变化，慢变误差可视为周期信号，其变化周期近似等于卫星轨道周期∞]。据报道，在PROBA，CHAMP，