一种星敏感器的星上自动干扰保护方法技术

一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，包括步骤：1)任意选取一个安装在卫星上的星敏感器；2)根据太阳干扰判定条件、地球干扰判定条件、月亮干扰判定条件、干扰星干扰判定条件，判定所述星敏感器是否受到干扰，完成干扰判定工作，然后进入步骤3)；3)重复步骤1)～2)直至完成卫星上所有星敏感器的干扰判定工作，进入步骤4)；4)选择卫星上未受到干扰的星敏感器确定卫星姿态。本发明专利技术主动禁用受扰星敏从而提高了卫星的可靠性和安全性。

An on-board automatic interference protection method for star sensor

【技术实现步骤摘要】
一种星敏感器的星上自动干扰保护方法
本专利技术涉及一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，属于卫星姿态确定

技术介绍
当前卫星一般通过如下方法避免星敏干扰：方法1：分析干扰天区，在进行卫星布局设计时将星敏的光轴指向不受扰的天区，从而避免发生日月干扰。例如静止轨道卫星通常将星敏光轴指向南北天区以避开地球和太阳干扰。方法2：设计避免星敏干扰的卫星变轨策略。例如远地点点火的轨道姿态应该能够保证星敏不受干扰。方法3：通过星敏自身输出的有效性标志保证数据正确性。星敏根据收到的图像信息判断是否被其它天体干扰，当星敏判断受干扰后，输出的有效性标志为无效。星上计算机发现星敏输出的有效性标志为无效时，不使用该星敏进行姿态确定。上述方法均存在一定的局限性，方法1和方法2只适用于轨道和姿态比较简单的卫星，不适用于进行复杂轨道姿态机动的卫星。方法3仅依靠图像信息，当干扰严重时能够被星敏自身所发现，例如太阳的强光进入视场后容易被识别；但是干扰较小时，有可能将干扰天体误认为是恒星，从而引起定姿错误，例如干扰星反光引起的微弱光点难以与正常恒星相区别。本方法通过姿态轨道信息判断星敏是否受干扰，预判星敏受扰后主动禁用该星敏，从而实现了自动干扰保护，避免了星敏受扰引起卫星定姿错误的风险，从根源上提高了卫星的可靠性和安全性。由于卫星一般配置了多个星敏和陀螺，禁用受扰星敏后，可以使用其它星敏定姿，即使所有星敏都被禁用，陀螺也可以保证短期定姿精度。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，通过姿态轨道信息判断星敏是否受干扰，预判星敏受扰后主动禁用该星敏，避免了星敏受扰引起卫星定姿错误的风险，从根源上提高了卫星的可靠性和安全性。本专利技术的技术方案是：一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，卫星上安装有一个或多个用于确定卫星姿态的星敏感器，包括步骤如下：1)任意选取一个安装在卫星上的星敏感器；2)根据太阳干扰判定条件、地球干扰判定条件、月亮干扰判定条件、干扰星干扰判定条件，判定所述星敏感器是否受到干扰，完成干扰判定工作，然后进入步骤3)；3)重复步骤1)～2)直至完成卫星上所有星敏感器的干扰判定工作，进入步骤4)；4)选择卫星上未受到干扰的星敏感器确定卫星姿态。步骤2)所述太阳干扰判定条件，具体为：当aSTS_S<(aSTS+aS+pS)时，则该星敏感器满足太阳干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足太阳干扰判定条件；其中，aSTS_S＝arccos(op·sb)，sb＝CbIsI，op为与星敏光轴矢量同方向的单位矢量在卫星本体系投影，CbI为卫星本体系相对于地心赤道惯性系的方向余弦阵，sI为与太阳矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影；aSTS为星敏感器视场半径张角，aS为太阳视场半径张角，pS的取值范围为0.5～2.5度。步骤2)所述地球干扰判定条件，具体为：当aSTS_E<(aSTS+aE+pE)时，则该星敏感器满足地球干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足地球干扰判定条件；其中，aSTS_E＝arccos(op·eb)，eI为与地球矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影，为地球视场半径张角，re为地球半径，pE的取值范围为0.5～2.5度，|eI|表示求取矢量eI的模。步骤2)所述月亮干扰判定条件，具体为：当aSTS_M<(aSTS+aM+pM)时，则该星敏感器满足月亮干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足月亮干扰判定条件；其中，aSTS_M＝arccos(op·mb)，mb＝CbImI，mI为与月球矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影，aM为月亮视场半径张角，pM的取值范围为0.5～2.5度。步骤2)所述干扰星干扰判定条件，具体为：当aSTS_DIS<(aSTS+aDIS+pD)时，则该星敏感器不满足干扰星干扰判定条件；反之，则该星敏感器满足干扰星干扰判定条件；其中，aSTS_DIS＝arccos(op·pdis_b)，pI为地心指向本星的矢量在地心赤道惯性系中的投影，p′I为地心指向干扰星的矢量在地心赤道惯性系中的投影，为干扰星视场半径张角，rdis为干扰星的等效半径，所述本星为星敏感器所在的卫星，所述干扰星为进入星敏视场的卫星或者除太阳、月亮、地球外的其他天体。所述步骤2)判定所述星敏感器是否受到干扰的方法，具体为：若所述星敏感器不满足任意一个判定条件，则判定该星敏感器未受到干扰；反之，则判定该星敏感器受到干扰。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：1)本专利技术方法能够避免星敏受扰引起卫星定姿错误的风险，提高了卫星星敏感器定姿数据的可靠性和安全性；2)本专利技术方法降低了卫星轨道姿态机动的设计约束，不再要求星敏避开干扰天区。附图说明图1为本专利技术方法流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。本专利技术方法流程图如图1所示，卫星上安装有一个或多个用于确定卫星姿态的星敏感器，一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，包括步骤如下：1)任意选取一个安装在卫星上的星敏感器；2)根据太阳干扰判定条件、地球干扰判定条件、月亮干扰判定条件、干扰星干扰判定条件，判定所述星敏感器是否受到干扰并确定干扰所述星敏感器的天体对象，若所述星敏感器不满足任意一个判定条件，则判定该星敏感器未受到干扰；反之，则判定该星敏感器受到干扰。完成干扰判定工作，然后进入步骤3)；所述太阳干扰判定条件，具体为：当aSTS_S<(aSTS+aS+pS)时，则该星敏感器受太阳干扰，星敏感器满足太阳干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足太阳干扰判定条件；其中，aSTS_S＝arccos(op·sb)，sb＝CbIsI，op为与星敏光轴矢量同方向的单位矢量在卫星本体系投影，CbI为卫星本体系相对于地心赤道惯性系的方向余弦阵，sI为与太阳矢量卫星指向太阳的矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影；aSTS_S的单位为度。aSTS为星敏感器视场半径张角，aS为太阳视场半径张角，取为0.266度，pS为太阳视场保护角，pS的取值范围为0.5～2.5度。本专利技术实施例1如下：aSTS_S<(aSTS+aS+pS)，可知该星敏感器受太阳干扰，满足太阳干扰判定条件。本专利技术实施例2如下：aSTS_S>(aSTS+aS+pS)，该星敏感器不受太阳干扰，星敏感器不满足太阳干扰判定条件。所述地球干扰判定条件，具体为：当aSTS_E<(aSTS+aE+pE)时，则该星敏感器受地球干扰，星敏感器满足地球干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足地球干扰判定条件；其中，aSTS_E＝arccos(op·eb)，eI为与地球矢量，即卫星指向地心的矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影，aSTS_E的单位为度，为地球视场半径张角，re为地球半径，pE为地球视场保护角，pE的取值范围为0.5～2.5度，|eI|表示求取矢量eI的模。本专利技术实施例3如下：aSTS_E＝0，aSTS+aE+pE＝97.66，aSTS_E<(aSTS+aE+pE)，可知该星敏感器受地球干扰，满足地球干扰判定条件。本专利技术实施例4如下：由于aSTS_E＝180，aSTS+aE+pE＝97.66，aSTS_E本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，其特征在于，卫星上安装有一个或多个用于确定卫星姿态的星敏感器，包括步骤如下：1)任意选取一个安装在卫星上的星敏感器；2)根据太阳干扰判定条件、地球干扰判定条件、月亮干扰判定条件、干扰星干扰判定条件，判定所述星敏感器是否受到干扰，完成干扰判定工作，然后进入步骤3)；3)重复步骤1)～2)直至完成卫星上所有星敏感器的干扰判定工作，进入步骤4)；4)选择卫星上未受到干扰的星敏感器确定卫星姿态。

【技术特征摘要】
1.一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，其特征在于，卫星上安装有一个或多个用于确定卫星姿态的星敏感器，包括步骤如下：1)任意选取一个安装在卫星上的星敏感器；2)根据太阳干扰判定条件、地球干扰判定条件、月亮干扰判定条件、干扰星干扰判定条件，判定所述星敏感器是否受到干扰，完成干扰判定工作，然后进入步骤3)；3)重复步骤1)～2)直至完成卫星上所有星敏感器的干扰判定工作，进入步骤4)；4)选择卫星上未受到干扰的星敏感器确定卫星姿态。2.根据权利要求1所述的一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，其特征在于，步骤2)所述太阳干扰判定条件，具体为：当aSTS_S<(aSTS+aS+pS)时，则该星敏感器满足太阳干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足太阳干扰判定条件；其中，aSTS_S＝arccos(op·sb)，sb＝CbIsI，op为与星敏光轴矢量同方向的单位矢量在卫星本体系投影，CbI为卫星本体系相对于地心赤道惯性系的方向余弦阵，sI为与太阳矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的投影；aSTS为星敏感器视场半径张角，aS为太阳视场半径张角，pS的取值范围为0.5～2.5度。3.根据权利要求2所述的一种星敏感器的星上自动干扰保护方法，其特征在于，步骤2)所述地球干扰判定条件，具体为：当aSTS_E<(aSTS+aE+pE)时，则该星敏感器满足地球干扰判定条件；反之，则该星敏感器不满足地球干扰判定条件；其中，aSTS_E＝arccos(op·eb)，eI为与地球矢量同方向的单位矢量在地心赤道惯性系中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林佳伟，李巍，耿洁，王韬，宫经刚，王振华，蔡诚，王玉峰，韩冬，徐英学，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11