微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法技术

技术编号:10281024 阅读:202 留言:0更新日期:2014-08-03 02:35
本发明专利技术公开了一种基于多参数的二步微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法。首先在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角,然后以地面标定或上一次测量的标度因数为标准,只标定零偏误差,最后重新建立多误差标定模型,采用最佳拟合的方法重新标定出零偏和标度因数误差。本发明专利技术通过标定磁强计的零偏和标度因数误差,并在姿态解算中予以补偿,从而有效地提高卫星导航精度;其不需要专门针对标定算法设计新的滤波器,也不需要实时计算,有效地降低了卫星运行成本和负载。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种,尤其是一种基于多参数的二步。
技术介绍
磁强计是微小卫星姿态测量的主要部件,磁强计的测量精度是影响微小卫星定姿性能的重要指标。卫星的剩磁干扰是星上磁强计的主要误差来源,控制去除剩磁干扰的方法主要包括:(I)、磁补法。即将发射前的剩磁测量与补偿的方法相结合对剩磁量加以控制,但该方法作用有限,经过磁补以后的剩磁量一般还有900nT左右,对姿态测量将产生较大的误差;(2)、标定法。就是确定磁强计的误差参数,以便在姿态解算中用于计算补偿。传统的在轨标定算法中多数只标定零偏误差,但标度因数误差也应考虑,还有学者提出用多阶滤波器进行全误差模型标定,需要实时计算,增加了系统的计算负担。2011年12月,中国惯性技术学报,第19卷第6期,614-617页,作者:华冰,郁丰,公开了一种基于光照区太阳敏感器和陀螺辅助修正的微小卫星磁测技术,其采用太阳敏感器和陀螺对磁强计误差进行辅助测量与修正,推导了磁强计误差估计方法,在光照区以太阳敏感器与陀螺输 出作为俯仰滤波器观测量,估计出卫星俯仰角度和角速度,再采用最小二乘方法,利用滤波输出量对磁强计误差进行估计,估计的结果进入滤波器对磁场输出进行测量修正。该方法,姿态角精度提高了 1°左右,角速度精度最高提高了 0.003(° )/s左右,并增强了卫星稳定性。但是该方法只能标定零偏误差,无法标定标度因数误差,导致只能标定简化的磁强计模型,实用精度并不高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术的问题在于克服现有技术的缺陷,提供一种通过同时标定零偏误差和标度因数误差来提高导航定位精度的。为了解决上述技术问题,本专利技术提供的,包括以下步骤:I)、在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角Θ ;2)、以地面标定或者上一次测量的标度因数为标准,建立零偏误差粗标定模型:HiE = Gi(14)式(14)中,Hi为量测量和已知量计算得到的用于标定的矢量,Hi = [kz(bXQsin Θ+bZQcos Θ )kx(bZQsin Θ-bXQcos Θ )] ;E 为磁强计零偏误差向量,£ =; Gi为量测量和已知量计算得到的用于标定的标量,本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法,其特征在于包括以下步骤:1)、在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角θ;2)、以地面标定或者上一次测量的标度因数为标准,建立零偏误差粗标定模型:HiE=Gi      (14)式(14)中,Hi为量测量和已知量计算得到的用于标定的矢量,Hi=[kz(bxosinθ+bzocosθ)kx(bzosinθ‑bxocosθ)];E为磁强计零偏误差向量,Gi为量测量和已知量计算得到的用于标定的标量,Gi=kzb~x(bxosinθ+bzocosθ)+kxb~z(bzosinθ-bxocosθ);]]>其中,θ为卫星俯仰角,为X轴磁强计测量值,为X轴磁强计零偏误差,kx为X轴磁强计标度因数,为Z轴磁强计测量值,为Z轴磁强计零偏误差,kz为Z轴磁强计标度因数,bxo为卫星轨道坐标系X轴磁场强度,bzo为卫星轨道坐标系Z轴磁场强度,kx、kz均为常数;3)、采集N组测量数据组成测量模型:H1···HNE=G1···GN---(15)]]>4)、采用最小二乘估计法估计得出磁强计零偏误差向量E:E=(HTH)‑1HTG      (17)式(17)中,H为量测矩阵,G为量测矢量,HT为H的转置;5)、定义函数f:f(kx,kz,bxϵ,bzϵ)=kzb~x(bxosinθ+bzocosθ)-kzbxϵ(bxosinθ+bzocosθ)+kxb~z(bzosinθ-bxocosθ)-kxbzϵ(bzosinθ-bxocosθ)---(18)]]>6)、以步骤2)中的标度因数和步骤4)得到的零偏误差为起始点,kx,kz,小量变化,采用N组测量数据对函数f进行计算,将每组等式记为fi,即得到:F=f12+f22+…+fN2      (19)式(19)中,F为N组量测数据构成的代价函数;7)、以F作为标定的目标函数,并将优化算法设置为最小值搜索,在设定标度因数和零偏参数范围内,令F为最小值的误差参数需要求解的量。...

【技术特征摘要】
1.一种微小卫星磁传感器多误差模型在轨迭代标定方法,其特征在于包括以下步骤: 1)、在光照区利用太阳敏感器和陀螺计算得到卫星俯仰角Θ; 2)、以地面标定或者上一次测量的标度因数为标准,建立零偏误差粗标定模型: HiE = Gi(14)式(14)中,Hi为量测量和已知量计算得到的用于标定的矢量,Hi =[kz...

【专利技术属性】
技术研发人员:华冰康国华吴风喜邵珠君郁丰吴云华陈志明沈萍程月华叶伟松
申请(专利权)人:南京航空航天大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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