專利名稱：用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的技術(shù)。
背景技術(shù)：
星敏感器姿態(tài)測量精度高、產(chǎn)品性能可靠，在空間飛行器上的應(yīng)用廣泛。部分星敏感器產(chǎn)品根據(jù)前后拍的姿態(tài)的變化估算并輸出慣性角速度，完成這種方法的條件是星敏感器需要運(yùn)行在正常跟蹤、并姿態(tài)確定數(shù)據(jù)有連續(xù)有效。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提出一種采用星敏感器中星點(diǎn)位置變化來估算角速度的方法，通過星點(diǎn)位置變化與角度變化之間的關(guān)系估算角速度，可消除星敏感器須有連續(xù)姿態(tài)確定數(shù)據(jù)的比較苛刻的條件，以改善產(chǎn)品使用適應(yīng)性。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，包括如下步驟:步驟1:計(jì)算星圖轉(zhuǎn)角α ；步驟2:計(jì)算星圖平移量(Δχ, Δ y)；

步驟3:根據(jù)所述星圖轉(zhuǎn)角α和星圖平移量(Λχ，Δ y)計(jì)算慣性角速度。優(yōu)選地,所述步驟I,具體為，第i和第j個(gè)星點(diǎn)間相對位置矢量(幻的計(jì)算公式為:qy (k) = (x.1k) — Xj(Jt), y^k) — yj (Ic))式中:(Xi (k)，Yi (k))為k時(shí)刻第i個(gè)星點(diǎn)的標(biāo)定位置，i = 1，2，...，η,Ii (k) -Yj (k))為k時(shí)刻第j個(gè)星點(diǎn)的標(biāo)定位置，j = I, 2,..., η ；k時(shí)刻的星點(diǎn)相對位置矢量10)和k+1時(shí)刻的星點(diǎn)相對位置矢量4(6 + 1)之間的夾角au(k+l)的計(jì)算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:計(jì)算星圖轉(zhuǎn)角α ； 步驟2:計(jì)算星圖平移量(Δχ, Ay)； 步驟3:根據(jù)所述星圖轉(zhuǎn)角α和星圖平移量(ΛΧ，Δγ)計(jì)算慣性角速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟I，具體為， 第i和第j個(gè)星點(diǎn)間相對位置矢量務(wù),(幻的計(jì)算公式為: 4,j (^) = (X, ik) - Xj(k\ (k) - yj(k)) 式中:(Xi (k), Yi (k))為k時(shí)刻第i個(gè)星點(diǎn)的標(biāo)定位置，i = I, 2,..., n, Cyi (k)-y」(k))為k時(shí)刻第j個(gè)星點(diǎn)的標(biāo)定位置，j = I, 2,..., η ； k時(shí)刻的星點(diǎn)相對位置矢量免,(&)和k+Ι時(shí)刻的星點(diǎn)相對位置矢量h(t + l)之間的夾角a ij (k+1)的計(jì)算公式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟2，具體為， 第k時(shí)刻各星點(diǎn)在空間中的位置(Xi' (k)，y/ (k))計(jì)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) 星點(diǎn)位置平移量計(jì)算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 對η個(gè)平移值求平均，得到k+Ι時(shí)刻星圖的位置平移為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，其特征在于，所述步驟3，具體為， 慣性角速度Wi (k+Ι)計(jì)算公式如下:
5.一種用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，包括如下裝置: 第一計(jì)算裝置，用于計(jì)算星圖轉(zhuǎn)角α ; 第二計(jì)算裝置，用于計(jì)算星圖平移量(Λχ，Ay); 第三計(jì)算裝置，用于根據(jù)所述星圖轉(zhuǎn)角α和星圖平移量(Λχ，Ay)計(jì)算慣性角速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一計(jì)算裝置，具體為， 第i和第j個(gè)星點(diǎn)間相對位置矢量知(句的計(jì)算公式為:
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二計(jì)算裝置，具體為， 第k時(shí)刻各星點(diǎn)在空間中的位置(Xi' (k)，y/ (k))計(jì)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) 星點(diǎn)位置平移量計(jì)算公式如下:Δ Xi (k+1) = Xi (k+1) -Xi! (k)Δ Yi (k+1) = Yi (k+1) -Yi 丨(k) 對η個(gè)平移值求平均，得到k+Ι時(shí)刻星圖的位置平移為:
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述第三計(jì)算裝置，具體為， 慣性角速度Wi (k+Ι)計(jì)算公式如下:
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用星敏感器星點(diǎn)位置變化估算星體角速度的方法，包括步驟計(jì)算星圖轉(zhuǎn)角α；計(jì)算星圖平移量(Δx,Δy)；根據(jù)星圖轉(zhuǎn)角α和星圖平移量(Δx,Δy)計(jì)算慣性角速度。本發(fā)明還提供相應(yīng)的系統(tǒng)。本發(fā)明可以在敏感器完成星圖識別前提供角速度信息，解決了以往算法在沒有連續(xù)有效姿態(tài)四元數(shù)的條件下不能完成角速度輸出功能，大幅度放寬了限制條件。角速度的算法比較簡單，總體上計(jì)算量很小，對于星敏感器處理器速度，各項(xiàng)功能的正常完成影響很小。在控制系統(tǒng)實(shí)際使用方面，可以在飛行器發(fā)射入軌階段，能夠快速、并可靠地輸出角速度信息，用于速率阻尼、姿態(tài)快速機(jī)動等各種控制模式，從提高系統(tǒng)可靠性等工程應(yīng)用方面，有著很大實(shí)際意義。
文檔編號G01P3/36GK103217544SQ20131009139
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者吳德安, 周勝良 申請人:上海新躍儀表廠