一种基于连续星图观测的自旋姿态估计方法

doi:10.3780/j.issn.1000-758X.2013.06.007

›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (6): 49-57.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.06.007

一种基于连续星图观测的自旋姿态估计方法

宁晓琳^1,2,3, 白鑫贝³, 姜丽伟³

（1惯性技术重点实验室，北京100191）
（2新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室，北京100191）
（3北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191）

收稿日期:2013-02-19 修回日期:2013-03-26 出版日期:2013-12-25 发布日期:2013-12-25
作者简介:宁晓琳 1979年生，2008年获北京航空航天大学精密仪器及机械专业博士学位，副教授。研究方向为航天器的自主导航、组合导航技术。
基金资助:
国家自然科学基金（61233005），航天科技创新基金（10300002012117003），新世纪优秀人才支持计划（NCET-11-0771)资助项目

NewMethodforAttitudeDeterminationofSpinSatelliteBasedon ContinuousStarMapObservation

NING Xiao-Lin^1,2,3, BAI Xin-Bei³, JIANG Li-Wei³

(1ScienceandTechnologyonInertialLaboratory,Beijing100191)
(2FundamentalScienceonNovelInertialInstrument&NavigationSystemTechnology
Laboratory,Beijing100191)
(3SchoolofInstrumentScience&Optoelectronicsengineering,BeihangUniversity,Beijing100191)

Received:2013-02-19 Revised:2013-03-26 Published:2013-12-25 Online:2013-12-25

摘要/Abstract

摘要： 传统的利用地球敏感器和太阳敏感器作为测量仪器的自旋卫星姿态确定方法存在系统误差和安装误差等，从而导致自旋姿态确定误差较大的问题，文章提出了一种利用星敏感器获取的连续星图估计卫星自旋姿态参数的新方法。该方法以卫星的自旋轴和旋转角速度作为状态变量，通过星敏感器连续跟踪拍摄的恒星的成像位置作为观测量，利用无迹卡尔曼滤波估计出卫星的自旋姿态参数。仿真结果表明，在星敏感器的精度为3″时，该方法的自旋轴估计精度为0.3448″，自旋角速度估计精度为10^-4(°)/s数量级。

关键词: 自旋卫星, 星图观测, 无迹卡尔曼滤波, 星敏感器, 姿态估计

Abstract: Traditionalmethodsforspinsatelliteattitudedeterminationusuallyutilizeearthsensorandsunsensorasthemeasurementinstruments.Thegeneratedsystemerrorsandinstallationerrorandsoonwillleadtolargespinattitudeerrors.Consideringthisproblem，anewmethodusingcontinuousstarmapacquiredbyastarsensortoestimatethespinattitudeparametersofthesatellitewasproposed.Inthismethod,thespinaxisandtheangularvelocityofthesatellitewereusedasstatevariables,andthepixelcoordinatesofstarsobtainedthroughstarmapmatchingbetweenadjacenttimewereusedasmeasurements.ThespinattitudeparametersofthesatellitewereestimatedbyunscentedKalmanfilter.Simulationresultsshowthatwiththestarsensoraccuracyof3″,theestimationaccuracyofthespinaxisislessthan0.3448″andtheestimationaccuracyofspinangularvelocityisof10^-4(°)/smagnitude.

Key words: Spinsatellite, Starmapobservation, UnscentedKalmanfilter, Starsensor, Attitudeestimation

宁晓琳, 白鑫贝, 姜丽伟. 一种基于连续星图观测的自旋姿态估计方法[J]. , 2013, 33(6): 49-57.

NING Xiao-Lin, BAI Xin-Bei, JIANG Li-Wei. NewMethodforAttitudeDeterminationofSpinSatelliteBasedon ContinuousStarMapObservation[J]. , 2013, 33(6): 49-57.

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一种基于连续星图观测的自旋姿态估计方法

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