【技术实现步骤摘要】
一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法
[0001]本专利技术属于光学姿态敏感器领域，涉及一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法。
技术介绍
[0002]太阳敏感器以太阳为基准方位，测量航天器姿态与太阳光线矢量夹角的一种光学姿态敏感器。在火星车上太阳敏感器测得太阳矢量方向，为火星车在火星表面行进提供偏航指向，确保火星车按照预定方向前进，同时完成陀螺长时间漂移的修正。
[0003]火星车太阳敏感器采用的面阵APS CMOS图像传感器作为光电探测器，利用光线引入器上的通光小孔实现光线引入，太阳光线通过小孔到达APS图像传感器形成一个太阳亮斑，通过提取太阳亮斑的能量中心即可确定太阳的矢量方向。
[0004]APS太阳敏感器由于图像传感器保护玻璃的折射以及产品装配过程中带来的系统误差，需要利用太阳模拟器和转台进行标定，利用标定数据对产品角度误差进行补偿。
[0005]在嫦娥三号和嫦娥四号APS太阳敏感器在研制中进行角度误差补偿时，由于折射和装配引入的误差达到5
°
以上，而需要补偿到0.1
°
以内，需要7阶多项式的运算进行7次，类似专利CN103411580A(线阵APS太阳敏感器中的两轴角度确定方法)，此7次多项式运算需进行多次互相迭代补偿，以选取合适的补偿曲线，并在选取补偿曲线时，依据测角值在两条相邻的补偿曲线间进行权重分配，即对两误差补偿多项式进行加权求和的方式求解补偿值，导致单机内部的单片机80C32E运算时间过长，产品更新率低，只有2Hz，最终只得将角度补偿...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法，其特征在于该方法的步骤包括：第一步：利用质心法获得太阳亮斑实际位置(x
实际i
,y
实际i
)；第二步：利用太阳模拟器和二轴转台在(
±
60
°×±
60
°
)视场内每隔1
°
建立(121
×
121)的点阵，得到标定场下14641个角度下太阳亮斑的坐标数据，利用已知标定数据(x0,y0,h)得到第i个角度下太阳亮斑实际位置与零位位置的关系，其中，x0为太阳亮斑为零位位置时x轴坐标、y0为太阳亮斑为零位位置时y轴坐标、h为探测器感光面到光线引入器下表面的距离，i＝1～14641；第三步：建立以下数学模型表征第i个角度下太阳亮斑理论位置(x
理论i
，y
理论i
)与实际位置(x
实际i
，y
实际i
)的关系：x
理论i
＝x
实际i
+x_p0*Δx
i
*r
i
+x_p1*Δx
i
*r
i2
+x_p2*Δx
i
*r
i3
；y
理论i
＝y
实际i
+y_p0*Δy
i
*r
i
+y_p1*Δy
i
*r
i2
+y_p2*Δy
i
*r
i3
.x_p0为太阳亮斑x轴坐标一次幂补偿系数，x_p1为太阳亮斑x轴坐标二次幂补偿系数，x_p2为太阳亮斑x轴坐标三次幂补偿系数，y_p0为太阳亮斑y轴坐标一次幂补偿系数，y_p1为太阳亮斑y轴坐标二次幂补偿系数，y_p2为太阳亮斑y轴坐标三次幂补偿系数；第四步：利用最小二乘求得坐标补偿系数(x_p0，x_p1，x_p2)和(y_p0，y_p1，y_p2)，对(x
实际i
，y
实际i
)进行坐标补偿得到(x
补后i
，y
补后i
)，x
补后i
为太阳亮斑x轴坐标补偿后位置，y
补后i
为太阳亮斑y轴坐标补偿后位置；第五步：利用坐标补偿后坐标(x
补后i
，y
补后i
)获得太阳敏感器的初始太阳角度：)获得太阳敏感器的初始太阳角度：α
补前i
为太阳敏感器α轴补偿前角度，β
补前i
为太阳敏感器β轴补偿前角度。第六步：建立第i个角度下α
补前i
和β
补前i
与转台角度的对应关系，获得此时太阳敏感器输出角度的残差，利用多项式拟合法获得此时残差的补尝系数表；第七步：对太阳敏感器补偿前角度进行取整，得到β
补前i
_int和α
补前i
_int；β
补前i
_int为β
补前i
四舍五入取整后的值，α
补前i
_int为α
补前i
四舍五入取整后的值；第八步：视场边界为60度，m＝β
补前i
_int，在α
补偿系数
中寻找α轴为m度时对应的一组系数(α
m
_p0，α
m
_p1，α
m
_p2，α
m
_p3，α
m
_p4，α
m
_p5，α
m
_p6，α
m
_p7)，根据该组系数获得α轴最终的角度输出α
输出
；n＝α
补前i
_int，在β
补偿系数
中寻找β轴为n度时对应的一组系数(β
n
_p0，β
n
_p1，β
n
_p2，β
n
_p3，β
n
_p4，β
n
_p5，β
n
_p6，β
n
_p7)，根据该组系数获得β轴最终的角度输出β
输出
。2.根据权利要求1所述的一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法，其特征在于：所述第一步中，x
实际i
＝xa
i
/ga
i
，y
实际i
＝ya
i
/ga
i
；xa
i
为太阳亮斑x方向的灰度积，ya
i
为太阳亮斑y方向的灰度积，ga
i
为太阳亮斑的灰度和。3.根据权利要求1所述的一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法，其特征在于：所述第二步中，Δx
i
＝x
实际i
‑
x0；
Δy
i
＝y
实际i
‑
y0；x
理论i
＝h
×
tan(α
转台i
)+x0；y
理论i
＝h
×
tan(β
转台i
)+y0；其中，Δx
i
为第i个角度下太阳亮斑x轴上实际位置x
实际i
与零位位置的差，Δy
i
为太阳亮斑y轴上实际位置y
实际i
与零位位置的差，r
i
为太阳亮斑实际位置与零位位置的距离，x
理论i
为第i个角度下α轴转台角为α
转台i
时太阳亮斑的理论位置，y
理论i
为第i个角度下β轴转台角为β
转台i
时太阳亮斑的理论位置。4.根据权利要求1所述的一种火星车APS太阳敏感器误差补偿方法，其特征在于：所述第四步中，利用如下公式对(x
实际i
，y
实际i
)进行坐标补偿得到(x
补后i
，y
补后i
)：x
补后i
＝x
实际i
+x_p0*Δx
i
*r
i
+x_p1*Δx
i
*r
i2
+x_p2*Δx
i
*r
i3
；y
补后i
＝y
实际i
+y_p0*Δy
i
*r
i
+y_p1*Δy
i
*r
i2
+y_p...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建福，王立，吴奋陟，常晔，李连升，尹路，高长山，陈建新，李志平，顾朋，韩沛宏，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。