一种高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法技术

本发明专利技术公开了一种高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，通过将陀螺信息递推至星敏曝光时刻与星敏信息进行滤波融合实现卫星平台高精度姿态确定，再将星敏曝光时刻确定的卫星姿态递推至脱靶量时间戳，得到脱靶量时间戳对应的卫星姿态，完成卫星姿态信息与目标观测信息的时间对准；再利用脱靶量时间戳的卫星姿态将卫星相机坐标系下的目标视线矢量变换到惯性系的目标视线矢量，通过卡尔曼滤波估计脱靶量时间戳目标的惯性位置和速度，再将脱靶量时间戳目标惯性位置与卫星的惯性位置均递推至控制实施时刻，完成卫星与目标的空间对准。本发明专利技术有效解决了多信息时空不一致导致的目标指向控制失准问题，实现了对高动态目标快速捕获和稳态跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及卫星控制领域，特别是一种高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法。

技术介绍

1、卫星的姿轨控分系统用于实施卫星的姿态和轨道控制，是卫星平台的最重要分系统之一，对卫星飞行任务顺利完成起着至关重要的作用。姿轨控分系统主要由敏感器、执行机构、控制器组成。常用的敏感器包括星敏和陀螺，陀螺是航天器的角速率敏感器，可以直接测量卫星三轴惯性角速率；星敏则作为角度敏感器，直接测量卫星三轴惯性姿态。两者是卫星完成在轨姿态确定、稳定控制和姿态机动功能的核心单机。此外，为了捕获跟踪高动态目标，卫星通常搭载相机(属于姿轨控分系统以外的其他分系统)，来提供实时的目标观测信息(如脱靶量信息)。

2、姿轨控分系统内部各组成部分之间的时序，以及与外部相机之间的时序之间存在时差，对于一般目标，现有技术在信息时间不同问题上，主要通过解决星敏与陀螺间的不同步，提高姿态确定的精度，平台姿态指向的计算没有引入实时的目标观测信息，敏感器处理未与外部目标观测信息进行耦合。

3、对于高动态目标而言，相比于一般目标，则需要姿轨控分系统和相机之间信息的高度耦合，在信本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：基于星上姿轨控分系统的星敏、陀螺，以及星载相机共同实现，包括：

2.根据权利要求1所述的高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：S24中，估计脱靶量时间戳对应的目标惯性位置、速度，具体方式为：采用卡尔曼滤波进行估计，将状态量Xk设定为需要估计的脱靶量时间戳对应的目标惯性位置、速度；第k拍滤波过程为：

3.根据权利要求1所述的高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：S1中，采用星敏与陀螺联合滤波的方式，得到星敏曝光时刻的卫星惯性姿态四元数估值，具体方式为：

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【技术特征摘要】

1.一种高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：基于星上姿轨控分系统的星敏、陀螺，以及星载相机共同实现，包括：

2.根据权利要求1所述的高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：s24中，估计脱靶量时间戳对应的目标惯性位置、速度，具体方式为：采用卡尔曼滤波进行估计，将状态量xk设定为需要估计的脱靶量时间戳对应的目标惯性位置、速度；第k拍滤波过程为：

3.根据权利要求1所述的高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：s1中，采用星敏与陀螺联合滤波的方式，得到星敏曝光时刻的卫星惯性姿态四元数估值，具体方式为：

4.根据权利要求3所述的高动态目标快速捕获与稳态跟踪的时空对准方法，其特征在于：所述第一卫星惯性姿态四元数和第二卫星惯性姿态四元数均为卫星本体系相对地心惯性系的姿态四元数。

5.根据权利要求1所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：史康，林书宇，李德婷，潘晓东，孙梓煜，何益康，李苗，周泽亚，
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：