一种星敏感器星表完备性评估方法技术

本发明专利技术涉及一种星光导航技术中星敏感器星表完备性评估方法。包括：确定星敏感器光轴可观测天球区域上、下界范围；将天球表示为一系列球面三角形，存储各球面顶点坐标；求解所有球面圆心和半径；确定导航星位于圆形区域内的条件；确定球面三角形剖分的条件；进行四元组剖分；统计所有球面三角形的可观测导航星结果得到该星敏感器在全天球任意光轴指向下可以观测到的导航星；根据设定的星敏感器可观测导航星数目条件，得到导航星表完备的天球区域和导航星表未完备的天球区域，最终得到星敏感器导航星表完备性评估统计结果。同现有技术相比：能给出星敏感器在全天球能观测到足够多导航星的光轴指向范围及数目，能有效进行星表完备性评估。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种星光导航技术中星敏感器星表完备性评估方法。包括：确定星敏感器光轴可观测天球区域上、下界范围；将天球表示为一系列球面三角形，存储各球面顶点坐标；求解所有球面圆心和半径；确定导航星位于圆形区域内的条件；确定球面三角形剖分的条件；进行四元组剖分；统计所有球面三角形的可观测导航星结果得到该星敏感器在全天球任意光轴指向下可以观测到的导航星；根据设定的星敏感器可观测导航星数目条件，得到导航星表完备的天球区域和导航星表未完备的天球区域，最终得到星敏感器导航星表完备性评估统计结果。同现有技术相比：能给出星敏感器在全天球能观测到足够多导航星的光轴指向范围及数目，能有效进行星表完备性评估。【专利说明】
本专利技术属于星光导航
，涉及。
技术介绍
星敏感器是一种高精度自主姿态敏感器，具有体积小、质量轻、功耗低等优点，在航天领域取得了广泛地应用。在星敏感器设计过程中，构建导航星表是一项基础性工作。为了保证星敏感器具备全天自主导航能力，要求构建的导航星表必须满足星敏感器在任意光轴指向下都能够观测到足够多的导航星，称为导航星表完备。目前，导航星表的完备性检验主要通过蒙特卡洛仿真来完成，其能给出各测试光轴指向下星敏感器观测到的导航星数目，并给出其统计值，一般基于其统计概率来判断星表是否完备。但蒙特卡洛仿真不能给出星敏感器在全天球能观测到足够多导航星的光轴指向范围，以及在任意指向下能确保观测到的导航星及其数目，因此不能有效地进行星表完备性评估。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提出了一种基于球面网格数据模型的星敏感器星表完备性评估方法，利用球面网格数据模型对天球的分区表示来实现全天球星表完备性评估。现将本专利技术方法构思及技术解决方案叙述如下:本专利技术的基本思想是利用球面网格数据模型具有的多分辨率和层次组织特性，完成天球的分区表示，结合导航星满足星敏感器可观测条件时两者的相对位置关系条件，得到星敏感器星表在全天球的完备性评估结果。为了实现上述专利技术思想，本专利技术，其特征在于:实现方法包括以下步骤:步骤1:确定星敏感器光轴位于圆形天球区域内时星敏感器可观测天球区域上、下界范围；步骤2:基于八面体球面网格和四元组剖分得到天球的分区表示方法，进而将天球表示为一系列球面三角形，存储各球面三角形在三维坐标系下的顶点坐标；步骤3:求解所有球面三角形的外接圆圆心和半径，并将圆心的三维坐标以及半径的大小存储到与该球面三角形对应的位置；步骤4:确定导航星位于所述的上、下界的圆形区域内的条件；步骤5:确定球面三角形是否继续剖分的条件:步骤6:对于未充分剖分的球面三角形，对其进行进一步四元组剖分，然后重复步骤2，3，4，5直至所有球面三角形已充分剖分；步骤7:统计所有球面三角形的可观测导航星结果，就得到了该星敏感器在全天球任意光轴指向下，其可以观测到的导航星；步骤8:根据设定的星敏感器可观测导航星数目条件，得到导航星表完备的天球区域和导航星表未完备的天球区域，最终得到星敏感器导航星表完备性评估统计结果。本专利技术进一步提供，其特征在于:步骤I中所述的“确定星敏感器可观测区域上下界”的具体步骤为:步骤1.1:对于半径为r的圆形天球区域，以及半径为R的圆形视场星敏感器，当星敏感器光轴位于该圆形天球区域内时，定义该星敏感器的可观测天球区域上界为以该圆形天球区域圆心为圆心、以R+r为半径的圆形天球区域，定义该星敏感器的可观测天球区域下界为以该圆形天球区域圆心为圆心、以R— r为半径的圆形天球区域；步骤1.2:当星敏感器光轴位于半径为r的圆形天球区域内任意位置时，星敏感器视场必包含星敏感器可观测天球区域下界，包含于星敏感器可观测天球区域上界，定义位于上下界两区域内的导航星分别为可观测上界导航星和可观测下界导航星；步骤1.3:若两者所包含的导航星完全相同，由夹逼准则得如下结论:对于星敏感器光轴位于该讨论的半径为r的圆形天球区域内任意位置时，星敏感器可观测导航星是确定的，就是可观测上界导航星或可观测下界导航星，并可由上述步骤确定。本专利技术进一步提供，其特征在于:步骤3中所述的“求解所有球面三角形的外接圆圆心和半径，并将圆心的三维坐标以及半径的大小存储到与该球面三角形对应的位置”的具体步骤为:步骤3.1:求解所有球面三角形的外接圆圆心和半径，并将圆心的三维坐标以及半径的大小存储到与该球面三角形对应的位置；步骤3.2:分别将各球面三角形的外接圆作为步骤I中讨论星敏感器可观测区域上下界的基本单元，称为指向圆；步骤3.3:分析星敏感器光轴位于该圆形区域内时的可观测上界导航星和可观测下界导航星；步骤3.4:为每一球面三角形对应的指向圆分别建立用于存储可观测上界导航星和可观测下界导航星的变量，用于存储计算结果。本专利技术进一步提供，其特征在于:步骤4中所述的“确定导航星位于所述的上、下界的圆形区域内的条件”是指该导航星距离所述的上、下界圆形区域中心的角距小于上、下界圆形区域的半径。本专利技术进一步提供，其特征在于:步骤5中所述“确定球面三角形是否继续剖分的条件”的具体步骤为:步骤5.1:统计每一球面三角形对应的可观测上界导航星和可观测下界导航星，若两者相同，定义其对应的球面三角形已充分剖分；步骤5.2:若两者不完全相同，定义其对应的球面三角形未充分剖分；本专利技术进一步提供，其特征在于:步骤8中所述的“最终得到星敏感器导航星表完备性评估统计结果”的具体步骤为:步骤8.1:对于已充分剖分的球面三角形，将对应的球面三角形顶点坐标、外接圆圆心坐标、半径大小、可观测导航星存储到结果变量中，用于结果统计；步骤8.2:对于未充分剖分的球面三角形，对其进行进一步四元组剖分，然后重复步骤2，3，4，5，直至所有球面三角形已充分剖分；步骤8.3:统计所有球面三角形的可观测导航星结果，就得到了该星敏感器在全天球任意光轴指向下，其可以观测到的导航星。步骤8.4:根据设定的星敏感器可观测导航星数目条件，得到导航星表完备的天球区域和导航星表未完备的天球区域，最终得到星敏感器导航星表完备性评估结果。本专利技术方法同现有技术相比的优越性在于:能够给出星敏感器在全天球能观测到足够多导航星的光轴指向范围以及在任意指向下能确保观测到的导航星及其数目，能有效地进行星表完备性评估。【专利附图】【附图说明】图1:星敏感器可观测天球区域上界示意图图2:星敏感器可观测天球区域下界示意图图3:四元组剖分得到的天球分区表示方法示意图图4:天球划分及球面三角形的外接圆示意图【具体实施方式】现将本专利技术【具体实施方式】应用于仿真实验，对其应用过程作进一步详细说明:实施例实验条件:组装计算机(CPU:i3-2120,内存:3.48GB)，Matlab7.1，仿真用星敏感器为8° X8°圆形视场，仿真用导航星表含2837颗导航星，以序号代表对应导航星。以八面体球面网格剖分6次为例，得球面三角形32768个，其外接圆半径最大值约为1.2°。具体实施步骤如下:步骤1:确定星敏感器可观测区域上下界步骤1.1:对于半径为r=l.27°的圆形天球区域，以及半径为R=4°的圆形视场星敏感器，当星敏感器光轴位于该圆形天球区域内时，定义该星敏感器的可观测天球区域上界为以该圆形天球区域圆心为圆心、以R+r=5.27°本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星敏感器星表完备性评估方法，其特征在于：利用球面网格数据模型具有的多分辨率和层次组织特性，完成天球的分区表示，结合导航星满足星敏感器可观测条件时两者的相对位置关系条件，得到星敏感器星表在全天球的完备性评估结果，包括以下步骤：步骤1：确定星敏感器光轴位于圆形天球区域内时星敏感器可观测天球区域上、下界范围；步骤2：基于八面体球面网格和四元组剖分得到天球的分区表示方法，进而将天球表示为一系列球面三角形，存储各球面三角形在三维坐标系下的顶点坐标；步骤3：求解所有球面三角形的外接圆圆心和半径，并将圆心的三维坐标以及半径的大小存储到与该球面三角形对应的位置；步骤4：确定导航星位于所述的上、下界的圆形区域内的条件；步骤5：确定球面三角形是否继续剖分的条件：步骤6：对于未充分剖分的球面三角形，对其进行进一步四元组剖分，然后重复步骤2，3，4，5直至所有球面三角形已充分剖分；步骤7：统计所有球面三角形的可观测导航星结果，就得到了该星敏感器在全天球任意光轴指向下，其可以观测到的导航星；步骤8：根据设定的星敏感器可观测导航星数目条件，得到导航星表完备的天球区域和导航星表未完备的天球区域，最终得到星敏感器导航星表完备性评估统计结果。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏力，崔祥祥，陆敬辉，赵爱罡，王永胜，张勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军第二炮兵工程大学，
类型：发明
国别省市：