【技术实现步骤摘要】
本专利技术实施例涉及航天器姿态控制，特别涉及一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定方法及装置。
技术介绍
1、卫星系统通常包括平台与载荷，利用星敏感器确定其自身朝向，进而结合安装关系，确定载荷指向。但这样的方式没有考虑空间中星敏感器与载荷之间结构变化引起的干扰。随着航天器性能越来越高，卫星系统中高精度定姿星敏感器与载荷之间通常具有较大的结构尺寸，而大型结构导致形变引入的不确定误差，已逐步超过定姿星敏感器的测量精度，进而影响到载荷的定姿精度。
技术实现思路
1、为获得高精度载荷指向，本专利技术实施例提供了一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定方法及装置。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定方法，
3、采用如下系统实现；
4、所述系统包括星敏感器和中央棱镜；所述星敏感器一侧设有基准镜；所述中央棱镜设于航天器的载荷，所述中央棱镜包括两个呈固定夹角的反射面，用于分别反射所述星敏感器发射的两路有夹角光束；
5、该方法包括如下步骤：
6、获取在地阶段的基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间、中央棱镜坐标系与基准镜坐标系之间，以及中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的角度转换关系；其中，星敏感器测量坐标系为以设定点为原点，以所述星敏感器的光轴为z轴、成像芯片所在平面为xy平面建立的坐标系；基准镜坐标系为以所述基准镜上一固定点为原点建立的坐标系，设计上与星敏感器测量坐标系三轴方向相同；中央棱镜坐标系
7、获取在轨阶段的中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间，以及星敏感器测量坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系；
8、结合星敏感器测量坐标系与星敏感器监测坐标系之间的对应关系，确定在轨阶段中央棱镜坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系。
9、可选地，所述获取在地阶段的基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间、中央棱镜坐标系与基准镜坐标系之间，以及中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的角度转换关系，包括：
10、确定单机研制阶段基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵其中，姿态转换矩阵用于表示从一个坐标系到另一个坐标系的三轴角度转换关系；确定姿态转换矩阵的方式为单机研制阶段在室温下对基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系进行标定，并记录产品温度t基准；
11、确定ait阶段中央棱镜坐标系与基准镜坐标系之间的姿态转换矩阵其中，确定姿态转换矩阵的方式为ait阶段在环境温度为t基准的条件下，利用经纬仪对中央棱镜坐标系与基准镜坐标系进行标定；
12、确定ait阶段中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的姿态转换矩阵其中，确定姿态转换矩阵的方式为ait阶段在环境温度为t基准的条件下，利用所述星敏感器的夹角监测功能对中央棱镜坐标系进行标定；所述星敏感器的夹角监测功能通过所述星敏感器向所述中央棱镜的两个反射面分别发射两路光束并获取回像实现。
13、可选地，所述获取在轨阶段的中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间，以及星敏感器测量坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系，包括：
14、确定在轨阶段中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的姿态转换矩阵其中，确定姿态转换矩阵的方式为在轨阶段利用所述星敏感器的夹角监测功能对中央棱镜坐标系进行标定；
15、确定在轨阶段星敏感器测量坐标系与j2000坐标系之间的姿态转换矩阵其中，确定姿态转换矩阵的方式为在轨阶段利用所述星敏感器的对星空成像功能进行标定；所述星敏感器的对星空成像功能通过所述星敏感器获取星空影像实现。
16、可选地，所述结合星敏感器测量坐标系与星敏感器监测坐标系之间的对应关系，确定在轨阶段中央棱镜坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系，包括：
17、根据单机研制阶段基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵以及ait阶段中央棱镜坐标系与基准镜坐标系之间的姿态转换矩阵确定ait阶段中央棱镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵，表达式为：
18、根据ait阶段和在轨阶段中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的姿态转换矩阵和确定ait阶段到在轨阶段星敏感器监测坐标系的姿态转换矩阵，表达式为：
19、根据ait阶段到在轨阶段星敏感器监测坐标系的姿态转换矩阵结合星敏感器测量坐标系与星敏感器监测坐标系之间的对应关系确定ait阶段到在轨阶段星敏感器测量坐标系的姿态转换矩阵，表达式为：
20、
21、根据ait阶段中央棱镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵以及ait阶段到在轨阶段星敏感器测量坐标系的姿态转换矩阵确定在轨阶段中央棱镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵，表达式为；
22、根据在轨阶段中央棱镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间的姿态转换矩阵以及星敏感器测量坐标系与j2000坐标系之间的姿态转换矩阵确定在轨阶段中央棱镜坐标系与j2000坐标系之间的姿态转换矩阵，表达式为：
23、可选地，所述载荷为相机。
24、可选地，所述星敏感器为高精度定姿星敏感器。
25、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定装置，应用于如下系统，所述系统包括星敏感器和中央棱镜；所述星敏感器一侧设有基准镜；所述中央棱镜设于航天器的载荷，所述中央棱镜包括两个呈固定夹角的反射面，用于分别反射所述星敏感器发射的两路有夹角光束；
26、该装置包括：
27、在地信息获取模块，用于获取在地阶段的基准镜坐标系与星敏感器测量坐标系之间、中央棱镜坐标系与基准镜坐标系之间，以及中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间的角度转换关系；其中，星敏感器测量坐标系为以设定点为原点，以所述星敏感器的光轴为z轴、成像芯片所在平面为xy平面建立的坐标系；基准镜坐标系为以所述基准镜上一固定点为原点建立的坐标系，设计上与星敏感器测量坐标系三轴方向相同；中央棱镜坐标系为以所述中央棱镜一固定点为原点建立的坐标系，设计上与星敏感器测量坐标系三轴方向相同；星敏感器监测坐标系为以设定点为原点，以所述星敏感器的光轴为z轴、两路垂直反射面光束理论回像位置连线为x轴，且y轴根据右手定律确定的坐标系；
28、在轨信息获取模块，用于获取在轨阶段的中央棱镜坐标系与星敏感器监测坐标系之间，以及星敏感器测量坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系；
29、载荷指向确定模块，用于结合星敏感器测量坐标系与星敏感器监测坐标系之间的对应关系，确定在轨阶段中央棱镜坐标系与j2000坐标系之间的角度转换关系。
30、可选地，所述在地信息获取模本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定方法，其特征在于，采用如下系统实现；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
7.一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定装置，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种基于夹角监测星敏感器的载荷姿态确定方法，其特征在于，采用如下系统实现；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晋鹏，陈超，陆栋宁，雷拥军，乌日娜，李玉明，潘立鑫，张涛，王春元，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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