一种地基星敏感器大气折射与对地姿态的联合估计方法与流程

技术特征：
1.一种地基星敏感器大气折射与对地姿态的联合估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤s100，星敏感器拍摄星图，经过星图识别得到观测星与参考星匹配关系；步骤s200，根据观测时间和地点将所述参考星转换到地理坐标系下，得到所述参考星的真天顶距；步骤s300，得到所述地理坐标系下蒙气差补偿后的参考星矢量；步骤s400，得到星敏感器坐标系到所述地理坐标系的姿态余弦矩阵；步骤s500，基于所述姿态余弦矩阵，得到蒙气差误差；步骤s600，对所述蒙气差误差进行线性最小二乘拟合，得到拟合斜率和截距，若拟合斜率绝对值大于截止条件，则使大气折射系数估计值叠加反馈增益，反馈增益与拟合斜率正相关，并返回步骤s300；若拟合斜率绝对值小于截止条件，则终止迭代，得到最优大气折射系数和补偿过大气折射误差的星敏感器对地姿态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s100中，所述星敏感器拍摄观测星图，获得成像面上星点坐标，得到星敏感器坐标系下所有观测星矢量，再进行星图识别，得到观测星与导航星表上参考星的匹配关系。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤s200中，将步骤s100中得到的参考星从导航星表采用的天球坐标系转换到星敏感器观测位置的地理坐标系，得到所述地理坐标系下无蒙气差的参考星矢量，进而得到参考星的真天顶距。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤s300中，采用简化的大气折射模型和真天顶距以及初始蒙气差系数计算估计蒙气差，对参考星进行蒙气差补偿，得到所述地理坐标系下蒙气差补偿后的参考星矢量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s400中，利用quest算法代入星敏感器坐标系下观测星矢量和地理坐标系下蒙气差补偿后的参考星矢量，计算星敏感器坐标系到地理坐标系的姿态四元数，进而可得到星敏感器坐标系到地理坐标系的姿态余弦矩阵。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对参考星进行蒙气差补偿是将参考星天顶距减去对应的蒙气差估计值后得到新的参考星矢量。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤s500中，将所述星敏感器坐标系下观测星矢量经所述姿态余弦矩阵转换到所述地理坐标系下，并和地理坐标系下参考星比较，计算观测蒙气差大小，再将所述观测蒙气差与估计蒙气差求差，得到蒙气差误差。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤s600中，对蒙气差误差进行线性最小二乘拟合，得到拟合斜率和截距。

技术总结
本发明提供了一种地基星敏感器大气折射与对地姿态联合估计方法。步骤包括：星敏感器拍摄星图，经过星图识别得到观测星与参考星匹配关系；根据观测时间和地点将参考星转换到地理坐标系下，得到参考星真天顶距；采用简化的大气折射模型和真天顶距以及初始蒙气差系数计算估计蒙气差，对参考星进行蒙气差补偿；计算星敏感器对地姿态，将观测星重投影到地理坐标系下，计算观测蒙气差和蒙气差误差；如果观测蒙气差与估计蒙气差不重合，则根据蒙气差误差调整蒙气差系数，重新补偿参考星并计算姿态，直到观测蒙气差与估计蒙气差重合，获得星敏感器大气折射与对地姿态联合估计结果。本发明实现了星敏感器大气折射的实时自主估计和消除，不依赖外部传感器，不受经验公式约束。不受经验公式约束。不受经验公式约束。


技术研发人员：江洁 杨季三 田凌峰 张广军
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2021.07.09
技术公布日：2021/10/18