专利名称：用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的技术。
背景技术：
星敏感器姿态测量精度高、产品性能可靠，在空间飞行器上的应用广泛。部分星敏感器产品根据前后拍的姿态的变化估算并输出惯性角速度，完成这种方法的条件是星敏感器需要运行在正常跟踪、并姿态确定数据有连续有效。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明解决的技术问题是提出一种采用星敏感器中星点位置变化来估算角速度的方法，通过星点位置变化与角度变化之间的关系估算角速度，可消除星敏感器须有连续姿态确定数据的比较苛刻的条件，以改善产品使用适应性。为解决上述技术问题，本发明是通过以下的技术方案实现的。根据本发明的一个方面，提供一种用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，包括如下步骤:步骤1:计算星图转角α ；步骤2:计算星图平移量(Δχ, Δ y)；
步骤3:根据所述星图转角α和星图平移量(Λχ，Δ y)计算惯性角速度。优选地,所述步骤I,具体为，第i和第j个星点间相对位置矢量(幻的计算公式为:qy (k) = (x.1k) — Xj(Jt), y^k) — yj (Ic))式中:(Xi (k)，Yi (k))为k时刻第i个星点的标定位置，i = 1，2，...，η,Ii (k) -Yj (k))为k时刻第j个星点的标定位置，j = I, 2,..., η ；k时刻的星点相对位置矢量10)和k+1时刻的星点相对位置矢量4(6 + 1)之间的夹角au(k+l)的计算公式如下:
权利要求
1.一种用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1:计算星图转角α ； 步骤2:计算星图平移量(Δχ, Ay)； 步骤3:根据所述星图转角α和星图平移量(ΛΧ，Δγ)计算惯性角速度。
2.根据权利要求1所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，其特征在于，所述步骤I，具体为， 第i和第j个星点间相对位置矢量务,(幻的计算公式为: 4,j (^) = (X, ik) - Xj(k\ (k) - yj(k)) 式中:(Xi (k), Yi (k))为k时刻第i个星点的标定位置，i = I, 2,..., n, Cyi (k)-y」(k))为k时刻第j个星点的标定位置，j = I, 2,..., η ； k时刻的星点相对位置矢量免,(&)和k+Ι时刻的星点相对位置矢量h(t + l)之间的夹角a ij (k+1)的计算公式如下:
3.根据权利要求2所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，其特征在于，所述步骤2，具体为， 第k时刻各星点在空间中的位置(Xi' (k)，y/ (k))计算公式如下:Xi! (k) = Xi (k).cos a (k+1)-Ji (k).sin a (k+1) Yi! (k) = Xi (k).sin α (k+1) +Ji (k).cos a (k+1) 星点位置平移量计算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 对η个平移值求平均，得到k+Ι时刻星图的位置平移为:
4.根据权利要求3所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，其特征在于，所述步骤3，具体为， 惯性角速度Wi (k+Ι)计算公式如下:
5.一种用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的系统，其特征在于，包括如下装置: 第一计算装置，用于计算星图转角α ; 第二计算装置，用于计算星图平移量(Λχ，Ay); 第三计算装置，用于根据所述星图转角α和星图平移量(Λχ，Ay)计算惯性角速度。
6.根据权利要求5所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的系统，其特征在于，所述第一计算装置，具体为， 第i和第j个星点间相对位置矢量知(句的计算公式为:
7.根据权利要求6所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的系统，其特征在于，所述第二计算装置，具体为， 第k时刻各星点在空间中的位置(Xi' (k)，y/ (k))计算公式如下:Xi! (k) = Xi (k).cos a (k+1)-Ji (k).sin a (k+1) Yi! (k) = Xi (k).sin α (k+1) +Ji (k).cos a (k+1) 星点位置平移量计算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 对η个平移值求平均，得到k+Ι时刻星图的位置平移为:
8.根据权利要求7所述的用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的系统，其特征在于，所述第三计算装置，具体为， 惯性角速度Wi (k+Ι)计算公式如下:
全文摘要
本发明公开了一种用星敏感器星点位置变化估算星体角速度的方法，包括步骤计算星图转角α；计算星图平移量(Δx,Δy)；根据星图转角α和星图平移量(Δx,Δy)计算惯性角速度。本发明还提供相应的系统。本发明可以在敏感器完成星图识别前提供角速度信息，解决了以往算法在没有连续有效姿态四元数的条件下不能完成角速度输出功能，大幅度放宽了限制条件。角速度的算法比较简单，总体上计算量很小，对于星敏感器处理器速度，各项功能的正常完成影响很小。在控制系统实际使用方面，可以在飞行器发射入轨阶段，能够快速、并可靠地输出角速度信息，用于速率阻尼、姿态快速机动等各种控制模式，从提高系统可靠性等工程应用方面，有着很大实际意义。
文档编号G01P3/36GK103217544SQ20131009139
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月21日 优先权日2013年3月21日
发明者吴德安, 周胜良 申请人:上海新跃仪表厂