【技术实现步骤摘要】
强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法
[0001]本专利技术涉及强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，属于近地空间载体自主定姿
技术介绍
[0002]星敏感器是迄今为止航天器上姿态测量精度最高的光学仪器，其主要由光学系统、图像传感器、控制与数据处理电路构成。图像传感器拍摄视轴指向的星空图像，经过信号处理提取星点的位置信息，再通过星图识别算法在导航星库中找到匹配的观测星，最后利用这些匹配星对的方向矢量信息计算载体三轴姿态。由于复杂大气环境的影响，星敏感器在近地面难以有效工作。近年来随着星惯组合导航技术与短波红外成像技术的不断发展，可应用于舰船、坦克、飞机等的近地空间短波红外星敏感器已成为当下研究热点，其能够对惯性导航系统的输出姿态进行更新校准，甚至可以独立于惯性导航系统完成自主定姿，极大地提高其导航精度与可靠性。
[0003]若要实现载体在大气层内的姿态解算，则星敏感器可探测的恒星至少为3颗。日间强烈的天空背景辐射会降低恒星探测信噪比，故近地空间短波红外星敏感器一般采用小视场与大口径的光学设计方案，以...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，其特征在于包括，步骤一：获取载体坐标系下恒星单位矢量集、基于全天空偏振角的载体坐标系下太阳单位矢量和基于全天空偏振角的载体坐标系下天顶单位矢量，构成载体坐标系下总矢量集，求解载体坐标系下总矢量集的奇异值；步骤二：获取多个北东地坐标系下恒星单位矢量集、北东地坐标系下太阳单位矢量和北东地坐标系下天顶单位矢量，构成多个北东地坐标系下总矢量集，求解每个北东地坐标系下总矢量集的奇异值；步骤三：计算载体坐标系下总矢量集的奇异值与每个北东地坐标系下总矢量集的奇异值之间的绝对差值，当绝对差值最小时对应的北东地坐标系下恒星单位矢量集作为北东地坐标系下目标恒星单位矢量集；步骤四：将北东地坐标系下目标恒星单位矢量集与北东地坐标系下太阳单位矢量和北东地坐标系下天顶单位矢量构成目标矢量集；步骤五：将目标矢量集中每个目标矢量转置后与载体坐标系下总矢量集中对应的矢量分别相乘后求和，得到中间矩阵，再对中间矩阵进行奇异值分解得到载体最优姿态矩阵；步骤六：根据载体最优姿态矩阵计算载体三轴姿态角。2.根据权利要求1所述的强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，其特征在于，步骤一中载体坐标系下总矢量集表示为M
b
：式中S
b
为载体坐标系下恒星单位矢量集，为载体坐标系下恒星单位矢量集，为第k颗恒星的载体坐标系下恒星单位矢量，k为恒星矢量总数，b为载体坐标系；为基于全天空偏振角的载体坐标系下太阳单位矢量，aop表示全天空偏振角图像；为基于全天空偏振角的载体坐标系下天顶单位矢量。3.根据权利要求2所述的强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，其特征在于，基于全天空偏振角的载体坐标系下太阳单位矢量和基于全天空偏振角的载体坐标系下天顶单位矢量的获得方法为：利用全天空偏振仪获取全天空偏振度图像，由全天空偏振度图像中得到基于全天空偏振度的载体坐标系下太阳单位矢量dop表示全天空偏振度图像；利用全天空偏振仪获取全天空偏振角图像，由全天空偏振角图像中得到两组单位矢量；结合基于全天空偏振度的载体坐标系下太阳单位矢量将两组单位矢量区分为基于全天空偏振角的载体坐标系下太阳单位矢量和基于全天空偏振角的载体坐标系下天顶单位矢量4.根据权利要求3所述的强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，其特征在于，步骤一中得到的载体坐标系下总矢量集的奇异值为Σ
b
：式中表示载体坐标系下第i个奇异值；i为奇异值总数。
5.根据权利要求4所述的强天空背景条件下近地空间载体姿态确定方法，其特征在于，步骤二中以星敏感器视场大小为约束条件，从短波红外导航星表中多次选取k颗恒星，每次选取的k颗恒星在北东地坐标系下恒星单位矢量集表示为j表示第j颗恒星，j＝1，2，
……
，k；n表示北东地坐标系；每个北东地坐标系下总矢量集表示为每个北东地坐标系下总矢量集表示为式中S
n
为北东地坐标系下太阳单位矢量，Z
n
...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪洪源，王秉文，武少冲，臧云朝，廖真，姚帅，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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