3/4-ABC模式，公式为
[0040] 其中P为卫星姿态俯仰角，R为卫星姿态滚动角，0为每个像元的视场角。
[0041] 当设计只使用A、B、D通道时，采用3/4-ABD模式，公式为
[0050] 本专利的优点：本专利在应用于不同轨道姿态测量背景下，基于提高线阵红外地 球敏感器测量精度、降低测量偏差的算法上，损失部分精度的条件下，实现了硬件层面的冗 余备份，提高在轨使用的可靠性。并可在精度要求不高的使用环境下，指导硬件设计，减少 镜头数量，减小设备体积，减轻设备质量。
【附图说明】
[0051 ] 图1为整体处理方法流程图。
【具体实施方式】
[0052] 按照本发明所述方法，在某型号飞行器红外地球敏感器做了验证性实验，并结合 地球模拟器进行误差评估。
[0053] 验证性实验中，FPGA芯片采用A54SX72，其内容量为72000门，算法占资源为 54. 3%，各参量的取值如下：
[0054]
[0057] 标定参数如下：
[0058] 1?四通道辐射量校正公式
[0059] fA= 0? 0030x2+0. 9561x+0. 1343-0. 070sin(2 Jr (x-0. 42));
[0060] fB= 0? 0018x2+0. 9739x+0. 0772-0. 070sin(2 Jr (x-0. 42));
[0061] fc= 0? 0028x2+0. 9598x+0. 1212-0. 070sin(2 Jr (x-0. 42));
[0062] fD= 0? 0021x2+0. 9697x+0. 0924-0. 078sin(2 Jr (x-0. 42))。
[0063] 2?轨道零位标定表
[0065] 3.其他参数
[0066] A通道姿态线性校准参数Ka= 1. 038，
[0067] B通道姿态线性校准参数Kb= 1. 038，
[0068] C通道姿态线性校准参数Kc= 1. 038，
[0069] D通道姿态线性校准参数Kd= 1. 038。
【主权项】
1. 一种线阵红外地球敏感器的三通道姿态解算方法，其特征在于包括以下步骤： (1) 、获得为线阵列探测器A通道从当前第i元到第i-5元的辐射量数据灰度值，依次 记为D6、D5、D4、D3、D2、D1，其中i是O-N的整数，N为线阵红外地球敏感器所用线阵列探测器 的元素，N为大于6的整数。当前5元不足（i< 5)时，由上一周期最末像元依次补齐； (2) 、根据步骤（1)获得的当前位置i，按以下公式计算相邻辐射量差值diff，除法运算 分子da和整数部分z; 当i= 0 时，分别计算D4-D3、D5-D4、D6-D5:iD4-D3最大时，diff=D4-D3,da=DJD6ID3,z=N-4 ;当D5-Dz^大时，diff=D5_D4,da=D2+D6_2D4,z=N-3 ;当D6-D5最大时，diff= D6-D5,da=D2+D6_2D4,z=N-2 ; 当i= 1，2, 3 时，diff= 0,da= 0,z= 0 ; 当i= 4 时，diff=D4-D3,da=D6-D3,z= 0 ; 当i= 5 时，diff=D4_D3,da=D2+D6_2D3,z= 1 ; 当 4 <i<N时，diff=D4_D3,da=DfD6-SD3,z=i_4 ; (3) 、根据步骤（2)的计算结果，判断相邻辐射量差值diff首次出现最大值的情况，使 用该情况下的相邻辐射量差值diff、除法运算分子da和整数部分z的数据； (4) 、根据步骤（3)的数据，按以下方法获得A通道穿越位置的整数部分Za: 若步骤（2)计算所得的除法运算分子da大于2倍的相邻辐射量差值diff，则穿越位置 的整数部分Za的值为z-1，同时修正除法运算分子da为除法运算分子da与相邻辐射量差 值diff的差。否则，穿越位置的整数部分4的值即为z; (5) 、根据步骤（3)和（4)的计算结果，计算A通道穿越位置的小数部分Xa:小数计算的 分子为除法运算分子da，分母为2倍的相邻辐射量差值diff，均采用M位有效数字，M为不 大于32的正整数，并将分子、分母等倍扩大，使得分母最高位为1 ; 循环采用二分逼近的判断：如果分子值大于分母值的二分之一，则结果左移一位，舍最 高位，并添最低位为1;否则，则结果左移一位，舍最高位，并添最低位为0。如此循环Y次进 行二分逼近判断的方法，计算可得具有Y位有效数字的小数部分Xa，其中Y为不大于16的 正整数； (6) 、针对四通道，进行单镜头线性扫描试验，获得各通道穿越位置的线性变化曲线 图； (7) 、将步骤（6)中的曲线进行线性拟合，A通道姿态线性校准参数匕的值即为其线性 函数斜率均值的倒数；同时获得拟合值与实际值的差指，再作差值与实际值的变化曲线； (8) 、将步骤（7)中的曲线进行正弦函数拟合，拟合后再进行二次拟合修正； (9) 、由步骤⑶得到拟合函数fA(x) =alax2+a2ax+a3a+bla*sin(2Ji(x_b2a))，ala、a2a、a3a 分别为二次拟合的二次项系数、一次项系数和常数项系数，bla、b2a分别为正弦函数拟合的 幅度系数、相位系数，即为A通道辐射量校正公式； (10) 、由步骤（4)获得的整数部分满足大于1且小于（N-2)时，代入由步骤（9)获得辐 射量校正公式：计算，得到A通道穿越位置A' ； (11) 、按步骤（1) - (10)，依次获得B通道穿越位置B'、C通道穿越位置C'、D通道穿越 位置D' ； (12) 、将线阵红外地球敏感器置于地球模拟系统中，设置地球模拟系统在线阵红外地 球敏感器的工作轨道高度H下保持俯仰角和滚动角均为0,由步骤（I)-(Il)获得的四通道 穿越位置，依次对应即为各通道在当前轨道高度H下的穿越位置零位，依次对应记作A。』。、 C0、D0; (13) 、按步骤（12)，线阵红外地球敏感器的工作轨道要求，设置不同轨道高度，形成轨 道零位标定表，该表包括不同轨道高度下，A、B、C、D通道穿越位置零位的值； (14) 、在任意轨道高度下，算零姿态穿越位置的理论值L，其值为1，其中h为线阵红外地球敏感器工作的轨道高度，单 位为km，0为地球敏感器每个像元的视场角，H。为线阵红外地球敏感器设计的标称轨道高 度，单位为km; (15) 、根据步骤（13)获得的轨道零位标定表按以下方法进行，获得在理论值为1时，A、 B、C、D通道穿越位置标定零位的值8。、13。、(3。、(1。。线阵红外地球敏感器的轨道零位标定表的 内容为不同理论值L对应的A通道穿越位置标定零位A。、B通道穿越位置标定零位B。、C通 道穿越位置标定零位C。和D通道穿越位置标定零位D。： 若由步骤（14)获得的1在该表中可查，则直接从表中获得； 若由步骤（14)获得的1在表中不可查，则选取不大于1的最小组数据，这组数据的理 论值L和A、B、C、D通道穿越位置标定零位A。、B。、C。、D。的值分别记为Ii、ai、VCl、Cl1，和不 小于1的最大组数据，这组数据的理论值L和A、B、C、D通道穿越位置标定零位A。、B。、C。、D。 的值分别记为12、a2、b2、c2、d2。按以下公式，计算获得：(16) 、根据以下公式解算卫星姿态： 当设计只使用A、B、C通道时，采用3/4-ABC模式，公式为其中P为卫星姿态俯仰角，R为卫星姿态滚动角，0为每个像元的视场角。 当设计只使用A、B、D通道时，采用3/4-ABD模式，公式为：当设计只使用A、C、D通道时，采用3/4-A⑶模式，公式为：当设计只使用B、C、D通道时，采用3/4-B⑶模式，公式为：
【专利摘要】本发明公开了一种线阵红外地球敏感器的三通道姿态解算方法，首先对相邻辐射数据进行判断，获得穿越位置的整数部分，进而计算其小数部分，然后通过单镜头线性扫描标定试验，线性拟合线性运动轨迹，将误差项正弦拟合以及二次拟合得到辐射量校正公式，进行各通道穿越位置的修正。继而通过获得轨道零位标定表，得到姿态角零位，在任意轨道、未知轨道应用相应模式解算姿态角。本发明在应用于不同轨道姿态测量背景下，基于提高线阵红外地球敏感器测量精度、降低测量偏差的算法上，损失部分精度的条件下，实现了硬件层面的冗余备份，提高在轨使用的可靠性。在精度要求不高的使用环境下，可通过减少镜头数量，减小设备体积，减轻设备质量。
【IPC分类】G01C21/24
【公开号】CN105222790
【申请号】CN201510607713
【发明人】孔晓健, 周士兵, 崔维鑫, 朱进兴, 于远航, 刘石神, 孙浩
【申请人】中国科学院上海技术物理研究所
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月22日