星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及卫星分析领域，尤其涉及星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法及装置，所述方法包括：根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；分析所述各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；根据所述各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；将所述各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。本发明专利技术充分考虑了星敏感器在轨姿态测量精度影响因素多、关系复杂且相互耦合的情况，实现了星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建。

【技术实现步骤摘要】
星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法及装置
本专利技术涉及卫星分析领域，尤其涉及星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法及装置。
技术介绍
对地观测卫星是通过空间遥感器对地球陆地、大气和海洋实施观测的人造地球卫星的总称，包括测绘卫星、资源卫星、海洋卫星和气象卫星等，其应用领域涉及地图测绘、国土普查、城市规划、地质勘探、海洋管理、气象预报、灾害监测以及军事侦察、导弹预警和战场评估等多个方面。通过对地观测获取的信息是国家的基础性战略资源，对保障经济发展和维护国家安全起着重要作用。近些年来，用户对高分辨率遥感信息的需求日益迫切，提高空间遥感器的分辨率是对地观测系统未来发展的趋势。我国已确立了实现高分辨率对地观测的航天发展目标，并正在开展研究高分辨率成像和高精度立体测绘的对地观测卫星。高分辨率成像和高精度立体测绘等设计指标的实现要求高精度的卫星姿态测量精度。高精度的姿态测量是实现高精度姿态确定与控制的基础，卫星高精度姿态确定与控制是实现卫星超稳定运行及高精度指向的基础，对保证卫星实现高分辨成像和高精度立体测绘等对地观测性能具有重要意义。星敏感器是目前航天应用中测量精度最高的卫星姿态测量敏感器。卫星姿态确定与控制精度要求的提高必然对姿态测量敏感器，尤其是星敏感器的要求也更高。星敏感器的精度、稳定性等性能指标越高，就越能满足如高分辨率成像和高精度立体测绘等卫星姿态控制的要求。但我国仍处于10角秒或几十角秒(3σ)的量级。星敏感器在轨姿态测量要求达到优于1角秒的精度，就意味着影响星敏感器在轨姿态测量系统精度的各个环节的误差均要接近于零。针对提高星敏感器在轨姿态测量系统精度的“软处理”研究，当前工作主要集中在细化星敏感器在轨姿态测量误差模型，设计改进的或新型的误差校准或在轨测试、标定及补偿算法以适应不同的工作环境，进而达到高精度姿态测量要求，即国内外的研究工作集中在“正问题”的研究。对于“反问题”——即达到设定的星敏感器在轨姿态测量精度指标(如1角秒的精度指标)，对各个影响因素或体系的限制和边界条件的分析研究工作尚未见到。对该“反问题”的研究，就是星敏感器在轨姿态测量精度指标归属因子分析与评估，它有利于指导星敏感器在轨姿态测量系统设计和误差处理方法选择，对姿态测量技术可以起到反馈作用。星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的获取是精度分析与评估的关键环节，也是星敏感器在轨姿态测量精度评估试验的基础。所以，星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建是解决“反问题”的前提和关键环节，但是星敏感器在轨姿态测量精度影响因素多，关系复杂且相互耦合，使得精度综合分析模型的构建十分困难。
技术实现思路
本专利技术提供的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法及装置，充分考虑了星敏感器在轨姿态测量精度影响因素多、关系复杂且相互耦合的情况，实现了星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建。一方面，本专利技术提供的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，包括：根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；根据各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；将各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。另一方面，本专利技术提供的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建装置，包括：因素挖掘单元，用于根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；模型构建单元，用于分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；参数空间获取单元，用于根据各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；建立综合模型单元，用于将各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。在本专利技术中，将星敏感器在轨姿态测量及在轨环境的工程背景与数学技术相结合，对星敏感器在轨姿态测量全过程中各误差对星敏感器测量精度的影响机理进行深入全面的分析，从而建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。为星敏感器在轨姿态测量数据精度分析与评估提供基础，为解决“反问题”提供依据。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的方法流程图；图2为本专利技术实施例的装置结构示意图；图3为本专利技术实施例的模型构建单元结构示意图；图4为本专利技术实施例的参数空间获取单元结构示意图；图5为本专利技术实施例的建立综合模型单元结构示意图；图6为星敏感器在轨姿态测量过程影响因素的层次分析图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，包括：101、根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；102、分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；103、根据各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；104、将各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。进一步地，所述星敏感器在轨姿态测量的误差因素包括内部误差影响因素和外部误差影响因素；所述内部误差影响因素包括，但不限于：像差影响、热影响、星点提取影响、光电采样噪声影响；所述外部误差影响因素包括，但不限于：星体抖动振动、基准形变、相对安装误差、温度场景变化、噪声滤波影响。更进一步地，所述分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型，具体包括：分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，得到各误差因素之间的递进与融合关系；根据各误差因素之间的递进与融合关系，结合物理建模与多元统计方法，建立各误差因素模型；其中：若针对当前误差因素，已知函数形式，则通过参数建模方法得到当前误差因素模型；若针对当前误差因素，未知函数形式，则通过非参数或半参数建模方法得到当前误差因素模型；所述参数建模方法为：将建模方法与历史数据结合；所述建模方法包括，但不限于：最大熵法、边际分布法、无先验信息分布法；所述非参数或半参数建模方法为：由历史数据获得约束信息，从而得到非参数或半参数回归模型；所述约束信息包括，但不限于：单调性、光滑性和凸性约束信息，以及，各阶导数和各阶矩约束信息。再进一步地，所述根据各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间，具体包括：根据各误差因素的精度影响机理，获得星敏感器姿态测量精度与设计参数的约束关系，并获取设计参数的范围；通过优化模型分析所述约束关系和设计参数的范围，得到设计参数空间；所述设计参数包括，但不限于：卫星轨道周期、抖动振动频率、幅度、温度变化梯度。在上述技术方案中，所述将本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；分析所述各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；根据所述各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；将所述各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。

【技术特征摘要】
1.一种星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述方法包括：根据星敏感器在轨姿态测量的全过程，挖掘星敏感器在轨姿态测量各误差因素；分析所述各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型；根据所述各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间；将所述各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。2.根据权利要求1所述的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述星敏感器在轨姿态测量的误差因素包括内部误差影响因素和外部误差影响因素；所述内部误差影响因素包括，但不限于：像差影响、热影响、星点提取影响、光电采样噪声影响；所述外部误差影响因素包括，但不限于：星体抖动振动、基准形变、相对安装误差、温度场景变化、噪声滤波影响。3.根据权利要求1所述的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，构建各误差因素模型，具体包括：分析各误差因素对星敏感器姿态测量数据的影响，得到各误差因素之间的递进与融合关系；根据各误差因素之间的递进与融合关系，结合物理建模与多元统计方法，建立各误差因素模型；其中：若针对当前误差因素，已知函数形式，则通过参数建模方法得到当前误差因素模型；若针对当前误差因素，未知函数形式，则通过非参数或半参数建模方法得到当前误差因素模型；所述参数建模方法为：将建模方法与历史数据结合；所述建模方法包括，但不限于：最大熵法、边际分布法、无先验信息分布法；所述非参数或半参数建模方法为：由历史数据获得约束信息，得到非参数或半参数回归模型；所述约束信息包括，但不限于：单调性、光滑性和凸性约束信息，以及，各阶导数和各阶矩约束信息。4.根据权利要求1所述的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述根据各误差因素的精度影响机理，设计各误差因素模型的参数空间，具体包括：根据各误差因素的精度影响机理，获得星敏感器姿态测量精度与设计参数的约束关系，并获取设计参数的范围；通过优化模型分析所述约束关系和设计参数的范围，得到设计参数空间；所述设计参数包括，但不限于：卫星轨道周期、抖动振动频率、幅度、温度变化梯度。5.根据权利要求1所述的星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型的构建方法，其特征在于，所述将各误差因素、各误差因素模型，结合所述参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型，具体包括：根据星敏感器在轨姿态测量历史数据，利用非参数方法获取联合分布，从而获得各误差因素本身的耦合关系；通过分析方法获得各误差因素模型的耦合关系；所述分析方法包括，但不限于：变量筛选、相关性分析、稀疏成分分析；根据各误差因素本身的耦合关系、各误差因素模型的耦合关系与设计参数空间，建立星敏感器在轨姿态测量数据综合误差模型。6.一种星敏感器在轨姿态...

【专利技术属性】
技术研发人员：王炯琦，周海银，陈彧赟，周萱影，矫媛媛，刘海波，何章鸣，侯博文，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43