双超卫星及其载荷舱和平台舱星敏感器对准方法与流程

本发明涉及航天器领域，具体地，涉及双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法和卫星。

背景技术：

1、未来高分对地观测、分布式光学成像、空间科学探测、卫星高精度编队等航天任务对平台的控制性能提出了更高的要求。针对传统主被动隔振方法的技术瓶颈，双超卫星平台指向精度达10-4°(3σ)，稳定度达10-5°/s(3σ)量级，为我国卫星平台性能的跨越式提升提供了有效途径，引领我国航天新技术跨越式发展。

2、专利文献《一种基于像素频率的星敏感器高精度校准方法》(cn101013065a)公开了一种通过建立点扩散模型，计算弥散圆斑的质心来获得亚像素精度的星点位置坐标的方法，但该方法仅用于提高单星敏感器的校准精度。

3、专利文献《一种适用于姿态机动工况下的星敏和陀螺数据融合方法》(cn107228672a)公开了一种适用于姿态机动工况下的星敏和陀螺数据融合方法，采用最小二乘法，将星敏数据和陀螺积分数据进行融合，利用陀螺积分姿态噪声小的特点提高姿态估计精度，利用星敏测量值准确的特点来保持姿态不发散。实现姿态机动期间的星敏陀螺数据融合，但该方法是一种星敏和陀螺数据融合方法，并非双超卫星的载荷舱和平台舱星敏感器对准方法。

4、专利文献《星敏和陀螺轨道周期系统误差在轨辨识与实时补偿方法》(cn107389094a)公开了一种星敏和陀螺轨道周期系统误差在轨辨识与实时补偿方法，根据轨道离散点处的星敏和陀螺数据计算离散点处的陀螺常值漂移，对陀螺常值漂移进行实时补偿，但该方法是一种星敏感和陀螺轨道周期系统误差补偿方法，也并非双超卫星的载荷舱和平台舱星敏感器对准方法。

5、目前，双超卫星的载荷舱和平台舱星敏感器对准方法未见研究。双超卫星工作模式在锁紧和解锁间切换，当卫星从解锁模式切换至锁紧模式时，两舱在解锁过程中可能存在相对姿态，造成锁紧后星敏感器输出姿态不一致，无法满足长时间高精度观测需求。为此，需开展双超卫星星敏感器对准方法研究。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法和卫星。

2、根据本发明提供的一种双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，包括：

3、针对双超卫星的平台舱与载荷舱之间从解锁模式切换至锁紧模式，分别读取并记录载荷舱、平台舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib1、qib2；根据姿态四元数qib1、qib2修正星敏感器安装矩阵，得到星敏感器修正值。

4、优选地，根据星敏感器修正值进行指令上注，使得平台舱与载荷舱姿态基准一致。

5、优选地，对于安装于载荷舱的载荷，平台舱星感器以载荷舱星敏感器为基准进行修正。

6、优选地，对于安装于平台舱的载荷，载荷舱星敏感器以平台舱星敏感器为基准进行修正。

7、优选地，包括：

8、步骤a：双超卫星从解锁模式切换至锁紧模式；

9、步骤b：读取并记录载荷舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib1；读取并记录同一时刻平台舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib2；

10、步骤c：计算平台舱星敏感器相对于载荷舱星敏感器的偏差，修正平台舱星敏感器安装矩阵并上注，以实现载荷舱和平台舱星敏感器对准。

11、优选地，对于载荷舱星敏感器，载荷舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib1：

12、

13、其中，qis1为载荷舱星敏测量四元数，qbs1为载荷舱星敏安装四元数。

14、优选地，对于平台舱星敏感器，平台舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib2：

15、

16、其中，qis2为平台舱星敏测量四元数，qbs2为平台舱星敏安装四元数。

17、优选地，平台舱星敏感器安装矩阵应修正为qb′s2：

18、

19、根据本发明提供的一种双超卫星，采用所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，以使得载荷舱和平台舱星敏感器对准。

20、优选地，卫星载荷舱星敏感器和高精度载荷均装于载荷舱，平台舱星敏感器、帆板、天线等均装于平台舱，载荷舱星敏感器和载荷一体化安装；卫星工作模式在锁紧模式和解锁模式间切换；在平台舱和载荷舱星敏感器数据均有效时同时记录卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数。

21、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

22、本发明通过修正平台舱星敏感器安装矩阵，能够满足未来双超卫星应用需求，为双超卫星高精度观测提供了良好的技术手段，解决了双超卫星高精度观测问题，具有工程应用价值。

技术特征：

1.一种双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，根据星敏感器修正值进行指令上注，使得平台舱与载荷舱姿态基准一致。

3.根据权利要求2所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，对于安装于载荷舱的载荷，平台舱星感器以载荷舱星敏感器为基准进行修正。

4.根据权利要求2所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，对于安装于平台舱的载荷，载荷舱星敏感器以平台舱星敏感器为基准进行修正。

5.根据权利要求1所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，对于载荷舱星敏感器，载荷舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib1：

7.根据权利要求5所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，对于平台舱星敏感器，平台舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数qib2：

8.根据权利要求5所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，其特征在于，平台舱星敏感器安装矩阵应修正为qb′s2：

9.一种双超卫星，其特征在于，采用权利要求1至8中任一项所述的双超卫星载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，以使得载荷舱和平台舱星敏感器对准。

10.根据权利要求9所述的双超卫星，其特征在于，卫星载荷舱星敏感器和高精度载荷均装于载荷舱，平台舱星敏感器、帆板、天线等均装于平台舱，载荷舱星敏感器和载荷一体化安装；卫星工作模式在锁紧模式和解锁模式间切换；在平台舱和载荷舱星敏感器数据均有效时同时记录卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数。

技术总结
本发明提供了一种双超卫星及其载荷舱和平台舱星敏感器对准方法，包括：分别读取并记录载荷舱、平台舱星敏感器测量的卫星本体坐标系相对于惯性系的姿态四元数；计算平台舱星敏感器相对于载荷舱星敏感器的偏差，修正平台舱星敏感器安装矩阵并上注，以实现载荷舱和平台舱星敏感器对准。本发明可满足双超卫星应用需求，为双超卫星高精度观测提供了良好的技术手段，具有工程应用价值。

技术研发人员：张伟,张恒,蒋锋,汪浩平,安敏杰,张春明,刘强,尤伟,陆希
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15