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

中国空间科学技术 ›› 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]. 中国空间科学技术, 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]. Chinese Space Science and Technology, 2013, 33(6): 49-57.

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[1]	张军华, 陈建林, 孙冲, 袁建平. 微小推力下小卫星的轨道递推与推力标定[J]. 中国空间科学技术, 2022, 42(2): 71-81.
[2]	乔玉新, 林雪原, 张吉松, 陈祥光. 发射系下的SINS/CNS/GNSS组合导航UKF滤波算法[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(5): 103-109.
[3]	秦健凯, 李鹏. 基于双滤波器的高精度目标跟踪估计方法[J]. 中国空间科学技术, 2021, 41(5): 116-124.
[4]	陈超, 丁建钊, 王淑一, 刘洁. 高分七号卫星高精度控制技术与验证[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(5): 34-41.
[5]	黄秋实, 张雅声, 冯飞. 基于正弦拟合的空间目标短弧关联算法[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(5): 111-118.
[6]	齐航天, 张晓林, 朱丽锦. 一种新型的用于深空高动态微弱信号载波跟踪环[J]. 中国空间科学技术, 2020, 40(1): 19-.
[7]	闫瑞东, 王荣兰, 刘四清, 龚建村. 基于协方差理论的非关联轨道动态关联算法[J]. 中国空间科学技术, 2018, 38(6): 36-.
[8]	刘烟, 席红霞, 曹珺, 曲海波, 宋崇金, 陈丽, 安俊洁. 结合自组织映射网络及三角形算法的星图识别方法[J]. 中国空间科学技术, 2018, 38(4): 1-10.
[9]	康国华, 范凯, 周琼峰, 梁尔涛. 基于Gauss-Newton和UKF结合的微小卫星姿态确定算法[J]. 中国空间科学技术, 2018, 38(2): 16-23.
[10]	李超兵, 袁艳艳, 王丹晔. 基于特征图形匹配法的高效星图识别方法[J]. 中国空间科学技术, 2016, 36(4): 9-.
[11]	朱华, 张春雨, 周徐斌, 张宗华, 顾志悦, 吕凯. 基于半刚性连接的提高星敏感器指向精度的安装设计[J]. 中国空间科学技术, 2016, 36(2): 66-.
[12]	张承, 熊智, 王融, 刘建业, 彭惠. 直接敏感地平的空天飞行器惯性/天文组合方法[J]. 中国空间科学技术, 2013, 33(3): 64-71.
[13]	杨斌, 徐广涵, 靳瑾, 周游. 磁定姿近地轨道卫星EKF与UKF算法比较[J]. 中国空间科学技术, 2012, 32(6): 23-30.
[14]	石恒, 徐世杰. 连续小推力航天器自主导航及在轨参数标定[J]. 中国空间科学技术, 2012, 32(4): 62-70.
[15]	岳晓奎, 李彬, 赵凯. 基于IMM-UKF的航天器相对位姿确定算法[J]. 中国空间科学技术, 2012, 32(3): 7-14.

一种基于连续星图观测的自旋姿态估计方法

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