一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法技术

本发明专利技术公开了一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，其包含：首先读取推力器喷气起始时刻前一段时间内加速度计的积分值和积分时间，计算得到加速度计的常值漂移，然后读取推力器喷气期间内加速度计的积分值和积分时间，利用前一步得到的常值漂移，扣除常值漂移带来的加速度，则得到实际的加速度。本发明专利技术的目的在于提供一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，利用该算法，极大的简化常值漂移的估计算法，且无需对加速度计进行温控，不需要增加额外的硬件资源，计算简单，易于实现。

An autonomous identification method for drift of accelerometer combined data

【技术实现步骤摘要】
一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法
本专利技术涉及卫星编队导航与控制
，具体涉及一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法。
技术介绍
航天器编队飞行是20世纪80年代后期，伴随着微小卫星的发展而出现的一种新的航天器空间运行模式。卫星编队飞行相比单个航天器具有非常突出的优势，从概念诞生伊始就得到世界各航天大国的青睐。为了保证编队构形，需要进行编队导航与控制。编队控制一般采用两脉冲、三脉冲或者四脉冲的方式，每个脉冲持续几秒到几十秒，即推力器不是连续工作，而是短期间歇式工作。随着编队控制精度和实时性的要求提高，系统需要配置加速度计的接入闭环使用。加速度计是利用惯性原理实现控制加速度的实时测量，是提高轨道/编队控制实时性与品质的重要单机。但是加速度计本身存在一个较大的常值漂移，由于卫星编队的加速度一般都较小，必须要把测量值扣除常值漂移才能得到精确的测量结果。加速度计的常值漂移随着时间和温度的变化而变化，在轨需要对此进行实时估计。一般来说，常值漂移实时估计需要结合其他敏感器进行，且算法复杂，而且对加速度计的温度也有严格的温控范围要求，对系统和热控都提出了较大的难度需求。针对这一工程应用问题，结合编队控制时间短，且不需连续工作，研发一种扣除加速度计常漂影响的加速度计组合数据漂移自主辨识方法实为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，其是一种扣除加速度计常漂影响的方法，在喷气前读取推力器喷气期间内加速度计的积分值和积分时间，得到的当前的常值漂移，喷气结束后扣除常值漂移带来的加速度，则得到实际的加速度；利用该方法算法，极大地简化常值漂移的估计算法，且无需对加速度计进行温控，不需要增加额外的硬件资源，计算简单，易于实现。为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，该方法包含以下步骤：S1、确定开始喷气的初始时刻T和所需的喷气时长Δt；S2、选择在初始时刻T的前一段时间的第二时刻T2对加速度计进行一次读取操作；所述加速度计是通过加速度对时间进行积分操作并输出两个时刻之间的速度增量，所述读取操作是指积分清理并启动本次积分；T2<T；S3、在初始时刻T对加速度计再进行一次读取操作，得到初始时刻T和第二时刻T2之间的第一速度增量ΔV1和第一积分时间长度ΔT1；S4、计算T时刻的加速度计的常值漂移参数Δa；S5、在喷气结束的第三时刻T3对加速度计进行一次读取操作，获得初始时刻T到第三时刻T3之间的第二速度增量ΔV2和第二积分时间长度Δt，其中，T3＝T+Δt；S6、利用计算得到常值漂移参数Δa对初始时刻T到第三时刻T3之间的实际速度增量ΔV进行修正。优选地，所述第一速度增量ΔV1等于ΔT1等于T-T2，a表示加速度计测量的加速度信息。优选地，所述初始时刻T与所述第二时刻T之间的间隔范围为100s～500s。优选地，所述常值漂移参数Δa等于ΔV1/ΔT1。优选地，所述第二速度增量ΔV2等于a表示加速。优选地，所述加速度计实际测量的速度增量ΔV等于ΔV2-Δa*Δt/ΔT1。优选地，所述的加速度计组合数据漂移自主辨识方法进一步包含：每次喷气前、后均重复步骤S1～S6，每次喷气过程重新实时地取得对应的常值漂移参数。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术的过程明确，物理意义清楚，算法实现简单；(2)本专利技术无需对加速度计的温度范围提出严格要求；(3)本专利技术提高了速度增量的计算精度；(4)本专利技术不需要增加硬件资源，易于星上实现和地面操作。附图说明图1为本专利技术的加速度计组合数据漂移自主辨识方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本专利技术提供了一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，可应用于卫星姿轨控分系统中，首先读取推力器喷气起始时刻前一段时间内加速度计的积分值和积分时间，计算得到当期的加速度计的常值漂移，然后读取推力器喷气期间内加速度计的积分值和积分时间，利用前一步得到的常值漂移，在喷气结束后扣除常值漂移带来的加速度，则得到实际的加速度。具体地，本专利技术的加速度计组合数据漂移自主辨识方法包含以下步骤：步骤S1：当卫星需要进行编队控制时，卫星计算机自主生成编队控制指令包括推力器的喷气时刻T和喷气时长Δt；步骤S2：在喷气的初始时刻T(称为第一时刻)的前一段时间(例如之前100s～500s)对加速度计进行一次读取操作，该次操作的时刻记为第二时刻T2，T2<T。其中，加速度计是采用加速度对时间进行积分输出的形式，输出速度增量，即a表示加速度计测量的加速度信息；每进行一次读取操作，则清零后重新进行加速度的积分，并记录积分时间，直到下一次读取操作，输出两次操作之间的速度增量和积分时间长度。所述步骤S2中的本次读取操作主要不是为了获取数据，而是为了积分清理并启动该次积分。另外，由于加速度计的常漂随着时间和温度是慢变的，可以认为在短时间内(比如几分钟之内)，常漂是基本维持不变的，喷气前的常漂与喷气期间的常漂一致，获取喷气前的常漂，即可以用来修正喷气期间常漂引入的速度增量。步骤S3：在T时刻对加速度计进行一次读取操作，获得第二时刻到初始时刻之间的这段时间的第一速度增量ΔV1和第一积分时间长度ΔT1。其中，步骤S4：计算T时刻加速度计的常值漂移Δa＝ΔV1/ΔT1。步骤S5：在喷气结束的T+Δt时刻(称为第三时刻T3，即T3＝T+Δt)对加速度计进行一次读取操作，获得T时刻到T+Δt时刻之间的第二速度增量ΔV2和第二积分时间长度Δt，步骤S6：利用步骤S4得到的常值漂移Δa对速度增量ΔV进行修正，ΔV＝ΔV2-Δa*Δt/ΔT1，ΔV为经过加速度计长漂预估补偿过的T时刻到T+Δt时刻之间加速度计实际测量的速度增量。步骤S7、每次喷气前后重复步骤S1～S6，这表示每次必须重新取得常值漂移参数，不能沿用上次结果。值得注意的是，加速度计的常漂随着时间和温度是慢变的，不同喷气时刻的常漂往往不同，需要每次喷气前重新获取常漂，以便常漂接近真实值，提高速度增量的精度。综上所述，所述步骤S1～步骤S7设计针对编队卫星高精度控制需求，设计了自主化漂移自主辨识流程，结合当前控制实时预估。所述步骤S2～步骤S4设计了提前控制时刻100s～500s的T2时刻以及喷气时刻T对加速度计进行读取操作，获取漂移预估所需的初态和末态，并进行实时预估。所述步骤S5～步骤S6设计了结合实时预估常漂结果，对控制期间速度增量进行补偿修正，获取实际速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：/nS1、确定开始喷气的初始时刻T和所需的喷气时长Δt；/nS2、选择在初始时刻T的前一段时间的第二时刻T2对加速度计进行一次读取操作；所述加速度计是通过加速度对时间积分并输出两个时刻之间的速度增量，所述读取操作是指积分清理并启动本次积分；/nS3、在初始时刻T对加速度计再进行一次读取操作，得到初始时刻T与第二时刻T2之间的第一速度增量ΔV1和第一积分时间长度ΔT1；/nS4、计算T时刻的加速度计的常值漂移参数Δa；/nS5、在喷气结束的第三时刻T3对加速度计进行一次读取操作，得到初始时刻T到第三时刻T3之间的第二速度增量ΔV2和第二积分时间长度Δt，其中，T3＝T+Δt；/nS6、利用所述常值漂移参数Δa对初始时刻T到第三时刻T3之间的加速度计实际测量的速度增量ΔV进行修正。/n

【技术特征摘要】
1.一种加速度计组合数据漂移自主辨识方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1、确定开始喷气的初始时刻T和所需的喷气时长Δt；
S2、选择在初始时刻T的前一段时间的第二时刻T2对加速度计进行一次读取操作；所述加速度计是通过加速度对时间积分并输出两个时刻之间的速度增量，所述读取操作是指积分清理并启动本次积分；
S3、在初始时刻T对加速度计再进行一次读取操作，得到初始时刻T与第二时刻T2之间的第一速度增量ΔV1和第一积分时间长度ΔT1；
S4、计算T时刻的加速度计的常值漂移参数Δa；
S5、在喷气结束的第三时刻T3对加速度计进行一次读取操作，得到初始时刻T到第三时刻T3之间的第二速度增量ΔV2和第二积分时间长度Δt，其中，T3＝T+Δt；
S6、利用所述常值漂移参数Δa对初始时刻T到第三时刻T3之间的加速度计实际测量的速度增量ΔV进行修正。


2.如权利要求1所述的加速度计组合数据漂移自主辨识方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文妍，陈筠力，完备，杜耀珂，王嘉轶，魏春，杨超，栗双岭，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31