一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法，通过利用双星GNSS差分数据计算两星之间的相对位置关系，并以此作为跟瞄测量标定的参考值，计算获得星载跟瞄雷达的测量误差，并通过进一步拟合获得星载跟瞄雷达测量误差与太阳位置之间的对应关系，用于地面注数修正补偿。本发明专利技术减小了跟瞄雷达测量系统误差的影响，提高跟瞄雷达在轨测量的精度，可满足近距离双星伴飞任务的高精度相对测量需求。近距离双星伴飞任务的高精度相对测量需求。近距离双星伴飞任务的高精度相对测量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法


[0001]本专利技术涉及空间自主导航与制导
，具体涉及一种基于GNSS的跟瞄误差在轨标定方法。

技术介绍

[0002]星载跟瞄敏感器通过测量目标星的相对距离、视线角信息用于计算相对位置和速度信息，从而满足在轨伴飞、交会对接等任务期间的相对测量需求。
[0003]受发射段力学冲击、在轨重力释放、温度变化等因素影响，跟瞄敏感器的实际安装相对发射前的地面标定值发生变化，且难以准确获得，从而产生相对测量误差。此外，受光照条件变化引起的目标光学特性的变化，跟瞄敏感器也会产生周期性测量误差。
[0004]考虑到在双星近距离特定试验任务阶段对跟瞄敏感器测量信息的精度要求较高，需要对跟瞄测量误差进行标定和修正补偿。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是对跟瞄测量误差进行标定和修正补偿，以满足在双星近距离特定试验任务阶段对跟瞄敏感器测量信息的高精度要求。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出了一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法，包括以下步骤：
[0007]S1、对跟踪星和目标星的GNSS测量值进行差分计算，获得惯性系下目标星相对跟踪星的相对位置矢量再进行转换，得到跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量
[0008]S2、结合跟踪星姿态测量信息，将目标星的相对位置矢量转换至跟踪星本体系下，并计算得到目标星在跟踪星本体系下相对跟踪星质心的第一相对视线角(α1,β1)和第一相对距离ρ1；
[0009]S3、利用星载跟瞄雷达测量信息计算跟踪星本体系下目标星的第二相对视线角(α2,β2)和第二相对距离ρ2；
[0010]S4、以GNSS差分计算得到的跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量为参考基准，计算跟瞄雷达的视线角偏差(Δα,Δβ)和相对距离偏差Δρ；
[0011]S5、计算一个轨道周期内的跟踪星轨道系下的轨道面内太阳角α0；
[0012]S6、将同一时间段内的跟瞄雷达测量偏差和轨道面内太阳角进行拟合，以轨道面内太阳角信息为变量，获取跟瞄雷达测量的视线角偏差(Δα,Δβ)和相对距离偏差Δρ与轨道面内太阳角α0的对应关系。
[0013]优选地，所述跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量的计算式为：其中，A
o
←
i
为从惯性系到跟踪星轨道系的转换矩阵，由跟踪星的轨道参数获得；为惯性系下目标星GNSS天线相位中心相对跟踪星
GNSS天线相位中心的位置矢量，由跟踪星和目标星的GNSS测量值进行差分计算得到；B
i
←
o
为从目标星轨道系到惯性系的转换矩阵，由目标星的轨道参数获得；B
o
←
b
为从目标星本体系到轨道系的转换矩阵，由目标星的姿态测量获得；为在目标星本体系下目标星几何中心到目标星GNSS天线中心的位置矢量，由地面精测安装获得。
[0014]优选地，所述步骤S2进一步包括以下步骤：
[0015]S21、利用跟踪星姿态测量信息将通过GNSS差分计算得到的跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量转换至跟踪星本体系下，得到跟踪星本体系下目标星相对位置矢量
[0016]S22、对GNSS天线相位中心的平移位置进行补偿，从而计算得到目标星在跟踪星本体系下相对跟踪星质心的第一相对视线角(α1,β1)和第一相对距离ρ1。
[0017]优选地，的计算式为A
b
←
o
为从跟踪星轨道系到跟踪星本体系的姿态转换矩阵，由姿态确定计算获得；为跟踪星GNSS天线相位中心相对跟踪星质心的位置矢量，由地面精测获得。
[0018]优选地，所述第一相对视线角(α1,β1)和第一相对距离ρ1的计算式为：
[0019][0020]其中，分别为在x轴、y轴和z轴上的值。
[0021]优选地，所述跟踪星本体系下目标星的第二相对视线角(α2,β2)和第二相对距离ρ2，其计算式为：
[0022]其中，分别为在x轴、y轴和z轴上的值；
[0023]A
b
←
gm
为跟瞄雷达测量系到跟踪星本体系的转换矩阵，由地面精度获得；为基于跟瞄雷达测量值计算得到的目标星相对位置矢量；为跟瞄雷达测量原点相对跟踪星本体系的相对位置矢量。
[0024]优选地，所述跟瞄雷达的视线角偏差(Δα,Δβ)和相对距离偏差Δρ的计算式为：Δα＝α1‑
α2，Δβ＝β1‑
β2，Δρ＝ρ1‑
ρ2。
[0025]优选地，所述步骤S5具体为：在STK软件中输入跟踪星轨道参数，读取跟瞄正常工作过程中轨道系下单位太阳矢量表示如下：基于此，轨道面
内太阳角
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术中，目标星和跟踪星均配置了GNSS接收机，实现各自的惯性位置和速度的测量，从而实现绝对轨道位置的确定；
[0028]考虑到跟踪星和目标星之间的相对距离远小于它们与参考点之间的距离，并且由于采用了公共参考点，跟踪星和目标星绝对位置的测量误差的主要部分是相同的，因此通过对两个飞行器的GNSS测量值做差分而被抵消，差分计算得到的两星相对位置信息具有较高的精度，可以作为标定星载跟瞄系统测量误差的参考值；
[0029]通过该方式减小了跟瞄雷达测量系统误差的影响，提高跟瞄雷达在轨测量的精度，可满足近距离双星伴飞任务的高精度相对测量需求。
附图说明
[0030]图1为本专利技术一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法的原理示意图。
具体实施方式
[0031]以下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、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。
[0032]需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0033]需要说明的是，在本专利技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0034]一种基于GNSS(全球导航卫星系统)的跟瞄测量误差在轨标定方法，如图1所示，在目标星和跟踪星上均配置GNSS接收机，跟踪星上还设有跟瞄敏感器，该方法包括以下步骤：
[0035]S1、对跟踪星和目标星的GNSS测量值进行差分计算，获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对跟踪星和目标星的GNSS测量值进行差分计算，获得惯性系下目标星相对跟踪星的相对位置矢量再进行转换，得到跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量S2、结合跟踪星姿态测量信息，将目标星的相对位置矢量转换至跟踪星本体系下，并计算得到目标星在跟踪星本体系下相对跟踪星质心的第一相对视线角(α1,β1)和第一相对距离ρ1；S3、利用星载跟瞄雷达测量信息计算跟踪星本体系下目标星的第二相对视线角(α2,β2)和第二相对距离ρ2；S4、以GNSS差分计算得到的跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量为参考基准，计算跟瞄雷达的视线角偏差(Δα,Δβ)和相对距离偏差Δρ；S5、计算一个轨道周期内的跟踪星轨道系下的轨道面内太阳角α0；S6、将同一时间段内的跟瞄雷达测量偏差和轨道面内太阳角进行拟合，以轨道面内太阳角信息为变量，获取跟瞄雷达测量的视线角偏差(Δα,Δβ)和相对距离偏差Δρ与轨道面内太阳角α0的对应关系。2.如权利要求1所述的一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法，其特征在于，所述跟踪星轨道系下的目标星相对位置矢量的计算式为：其中，A
o
←
i
为从惯性系到跟踪星轨道系的转换矩阵，由跟踪星的轨道参数获得；为惯性系下目标星GNSS天线相位中心相对跟踪星GNSS天线相位中心的位置矢量，由跟踪星和目标星的GNSS测量值进行差分计算得到；B
i
←
o
为从目标星轨道系到惯性系的转换矩阵，由目标星的轨道参数获得；B
o
←
b
为从目标星本体系到轨道系的转换矩阵，由目标星的姿态测量获得；为在目标星本体系下目标星几何中心到目标星GNSS天线中心的位置矢量，由地面精测安装获得。3.如权利要求1所述的一种基于GNSS的跟瞄测量误差在轨标定方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括以...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭正勇，黄京梅，梁巨平，戴维宗，程仿，刘铭扬，陈占胜，徐晨露，张峰，孙行，
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：