卫星高精度相对姿态确定技术-论文.pdf

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1、第40卷第3期空间控制技术与应用Vo1．40NO．32014年6月AerospaceControlandApplicationJun．2014卫星高精度相对姿态确定技术水张春青，王淑一，陈超(1．北京控制工程研究所，北京100190；2．空间智能控制技术重点实验室，北京100190)摘要：高分辨率遥感卫星姿态事后处理精度的典型指标要求为2．4”(3(r)．受星敏感器低频误差影响，常规的星敏感器／陀螺组合定姿方法的姿态确定精度难以实现上述指标要求．考虑到陀螺短期测量精度高的特性，提出了一种基于陀螺测量信息的相对姿态确定方案．利用陀螺信息

2、确定各时刻相对于起始时刻的相对姿态，起始时刻的绝对姿态精度由地面高精度标定等手段保证．采用该方案可以在一定时间内实现高精度的姿态确定精度．给出了针对该方案的理论分析、数学仿真以及物理仿真试验结果．关键词：卫星姿态确定；姿态角度增量；速率陀螺；精度中图分类号：V44文献标志码：A文章编号：1674-1579(2014)03—0019-06DoI：10．3969／j．issn．1674—1579．2014．03．004AHigh-PrecisionRelativeAttitudeDeterminationMethodforSatellit

3、eZHANGChunqing，WANGShuyi一，CHENChao(』．BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China；2．ScienceandTechnologyonspaceIntelligentControlLaboratory，Beijing100190，China)Abstract：Thehigh-resolution-imagesatelliteisrequiredtoachievestringentattitudedeterminationaccu—ra

4、cy(2．4”(3or)ground—based)inordertoprovideprecisegeometricaccuracy．Influencedbythestarsensor’Slowfrequencyerror(LFE)，theconventionalstarsensors／gyrosattitudedeterminationsystemcannotachievetheprecisionrequirement．Forthisreason，anewmethodforaccurateattitudeestimationwithg

5、yro—basedreferencetimeisproposed，andthesatelliteattitudeestimatesatthereferencetimeisob—tainedonthegroundbyusingthegroundcontrolpoints．Themostrelativetimeforachievingtherequiredprecisionislimitedbecausetheeffectofgyro’Sbiaserrorsanddriftsisverysignificantinlongterm．A·na

6、lysisandsimulationresultsarealsopresented．Keywords：satelliteattitudedetermination；attitudeangularincrement；rategyro；precision成显著影响．星敏感器低频误差通常为十几个0引言角秒的量级¨，受该误差影响，采用星敏感器／陀螺组合定姿方法难以实现2．4”(3盯)的精度指标将星敏感器和陀螺的测量数据进行融合处理要求．考虑到陀螺特性为短期精度非常高，但输出确定卫星姿态是高精度对地观测卫星通常采用的为角度增量信息、缺少绝对基准

7、，因此本文提出了方法．大量研究表明，受空间热环境以及天区切换一种基于陀螺测量信息的卫星高精度相对姿态确等因素影响，星敏感器测量数据中包含有低频误定方法．差项¨，该误差表现为一定的周期特性且难以通文中对该方法的基本原理进行了介绍，并给出过滤波方法加以消除，会对卫星姿态确定精度造了理论分析、数学仿真以及物理仿真验证情况．高分辨率对地观测系统重大专项青年创新基金(GFZX04060103)资助项目收稿日期：2014-01-03·20·空间控制技术与应用第40卷1基于陀螺测量信息的卫星高精度相对姿态确定技术Zb方法基本原理为：利用陀螺信息确定

8、一段时间内各时刻相对于起始时刻的相对姿态，起始时刻的绝对姿态加上陀螺确定的相对姿态即可确定各时刻的绝对姿态，其中起始时刻的绝对姿态精度由地面高图1陀螺安装示意图精度标定等手段保证．Fig．1Installationofg