快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置与流程

本发明涉及卫星姿态测量，特别涉及一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置。

背景技术：

1、卫星包括载荷和平台，平台上安装有星敏感器和陀螺，并利用星敏感器和陀螺联合滤波以确定平台的惯性姿态。理论上，可以通过平台的惯性姿态以及平台和载荷之间的安装关系确定出载荷的惯性姿态。然而，在卫星飞行过程中，由于受到空间热环境的交变影响，卫星载荷与卫星平台之间会产生结构形变，两者之间的安装关系会发生不可预估的改变。因此，不能通过星敏感器和陀螺确定出的平台惯性姿态准确确定载荷的真实惯性姿态，影响对地探测的准确性。

2、相关技术中，为了获得载荷工作期间的真实惯性姿态，进一步在载荷上固连安装了星相机。当载荷开机时，其固连的星相机也开机工作，星相机与陀螺进行联合滤波以实时确定载荷的惯性姿态。然而，针对短期工作的载荷(短时工作或间歇式工作)，由于其工作时间较短，星相机与陀螺的滤波过程还未收敛，载荷已经完成成像等任务，导致仍然无法获得载荷的高精度惯性姿态。

3、因此，目前亟待需要一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置来解决上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置，可以加快星相机与陀螺滤波的收敛过程，快速准确的确定载荷的惯性姿态。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法，包括：

3、确定各个星敏感器相对于载荷坐标系的第一安装矩阵，以及各个陀螺相对于载荷坐标系的第二安装矩阵；

4、基于所述第一安装矩阵和所述第二安装矩阵，在载荷坐标系下对各星敏感器和各陀螺的测量结果进行联合滤波，得到第一滤波结果，所述第一滤波结果包括第一姿态四元数和第一陀螺等效常漂；

5、响应于载荷进入开机状态，将载荷开机时刻对应的第一滤波结果作为载荷姿态滤波的初值；

6、基于所述初值，在载荷坐标系下进行星相机和陀螺联合滤波，得到载荷的惯性姿态。

7、第二方面，本发明实施例还提供了一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的装置，包括：

8、确定模块，用于确定各个星敏感器相对于载荷坐标系的第一安装矩阵，以及各个陀螺相对于载荷坐标系的第二安装矩阵；

9、第一滤波模块，用于基于所述第一安装矩阵和所述第二安装矩阵，在载荷坐标系下对各星敏感器和各陀螺的测量结果进行联合滤波，得到第一滤波结果，所述第一滤波结果包括第一姿态四元数和第一陀螺等效常漂；

10、赋值模块，用于响应于载荷进入开机状态，将载荷开机时刻对应的第一滤波结果作为载荷姿态滤波的初值；

11、第二滤波模块，用于基于所述初值，在载荷坐标系下进行星相机和陀螺联合滤波，得到载荷的惯性姿态。

12、第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

13、第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

14、本发明实施例提供了一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置。通过确定各星敏感器和各陀螺相对于载荷坐标系的第一安装矩阵和第二安装矩阵，可以将星敏感器和陀螺在任意时刻的滤波结果转换到载荷坐标系下。然后，当载荷开机时，将载荷开机时刻对应的第一滤波结果作为载荷姿态滤波的初值，从而保证载荷及其附属星相机开始姿态确定时具有非常接近真实值的初始滤波姿态，确保载荷的惯性姿态确定能够快速收敛，得到准确的载荷的惯性姿态。由此可见，本申请，可以加快星相机与陀螺滤波的收敛过程，快速准确的确定载荷的惯性姿态。

技术特征：

1.一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定各个星敏感器相对于载荷坐标系的第一安装矩阵，以及各个陀螺相对于载荷坐标系的第二安装矩阵，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将载荷开机时刻对应的第一滤波结果作为载荷姿态滤波的初值，包括：

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述初值，在载荷坐标系下进行星相机和陀螺联合滤波，得到载荷的惯性姿态，包括：

6.一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的装置，其特征在于，包括：

7.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及卫星姿态测量技术领域，特别涉及一种快速确定卫星上短期工作载荷惯性姿态的方法及装置。方法包括：确定各个星敏感器相对于载荷坐标系的第一安装矩阵，以及各个陀螺相对于载荷坐标系的第二安装矩阵；基于所述第一安装矩阵和所述第二安装矩阵，在载荷坐标系下对各星敏感器和各陀螺的测量结果进行联合滤波，得到第一滤波结果，所述第一滤波结果包括第一姿态四元数和第一陀螺等效常漂；响应于载荷进入开机状态，将载荷开机时刻对应的第一滤波结果作为载荷姿态滤波的初值；基于所述初值，在载荷坐标系下进行星相机和陀螺联合滤波，得到载荷的惯性姿态。本申请，可以加快星相机与陀螺滤波的收敛过程，快速准确的确定载荷的惯性姿态。

技术研发人员：陈超,雷拥军,陆栋宁,王晋鹏,李晶心,何世民,乌日娜,谢鸣宇,綦艳霞,王娟
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10