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微小衛星磁傳感器多誤差模型在軌迭代標定方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410169216.0

申請日:

2014.04.24

公開號:

CN103954286A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01C 21/20申請日:20140424|||公開
IPC分類號: G01C21/20 主分類號: G01C21/20
申請人: 南京航空航天大學
發明人: 華冰; 康國華; 吳風喜; 邵珠君; 郁豐; 吳云華; 陳志明; 沈萍; 程月華; 葉偉松
地址: 210016 江蘇省南京市秦淮區御道街29號
優先權:
專利代理機構: 江蘇圣典律師事務所 32237 代理人: 賀翔
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410169216.0

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2016.08.24|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種基于多參數的二步微小衛星磁傳感器多誤差模型在軌迭代標定方法。首先在光照區利用太陽敏感器和陀螺計算得到衛星俯仰角,然后以地面標定或上一次測量的標度因數為標準,只標定零偏誤差,最后重新建立多誤差標定模型,采用最佳擬合的方法重新標定出零偏和標度因數誤差。本發明通過標定磁強計的零偏和標度因數誤差,并在姿態解算中予以補償,從而有效地提高衛星導航精度;其不需要專門針對標定算法設計新的濾波器,也不需要實時計算,有效地降低了衛星運行成本和負載。

權利要求書

權利要求書
1.  一種微小衛星磁傳感器多誤差模型在軌迭代標定方法,其特征在于包括以下步驟:
1)、在光照區利用太陽敏感器和陀螺計算得到衛星俯仰角θ;
2)、以地面標定或者上一次測量的標度因數為標準,建立零偏誤差粗標定模型:
HiE=Gi      (14)
式(14)中,Hi為量測量和已知量計算得到的用于標定的矢量,Hi=[kz(bxosinθ+bzocosθ)kx(bzosinθ-bxocosθ)];E為磁強計零偏誤差向量,Gi為量測量和已知量計算得到的用于標定的標量,Gi=kzb~x(bxosinθ+bzocosθ)+kxb~z(bzosinθ-bxocosθ);]]>其中,θ為衛星俯仰角,為X軸磁強計測量值,為X軸磁強計零偏誤差,kx為X軸磁強計標度因數,為Z軸磁強計測量值,為Z軸磁強計零偏誤差,kz為Z軸磁強計標度因數,bxo為衛星軌道坐標系X軸磁場強度,bzo為衛星軌道坐標系Z軸磁場強度,kx、kz均為常數;
3)、采集N組測量數據組成測量模型:
H1···HNE=G1···GN---(15)]]>
4)、采用最小二乘估計法估計得出磁強計零偏誤差向量E:
E=(HTH)-1HTG      (17)
式(17)中,H為量測矩陣,G為量測矢量,HT為H的轉置;
5)、定義函數f:
f(kx,kz,bxϵ,bzϵ)=kzb~x(bxosinθ+bzocosθ)-kzbxϵ(bxosinθ+bzocosθ)+kxb~z(bzosinθ-bxocosθ)-kxbzϵ(bzosinθ-bxocosθ)---(18)]]>
6)、以步驟2)中的標度因數和步驟4)得到的零偏誤差為起始點,kx,kz,小量變化,采用N組測量數據對函數f進行計算,將每組等式記為fi,即得到:
F=f12+f22+…+fN2      (19)
式(19)中,F為N組量測數據構成的代價函數;
7)、以F作為標定的目標函數,并將優化算法設置為最小值搜索,在設定標度因數和零偏參數范圍內,令F為最小值的誤差參數需要求解的量。

2.  根據權利要求1所述的微小衛星磁傳感器多誤差模型在軌迭代標定方法,其特征在于所述步驟1)中衛星俯仰角θ采用k時刻俯仰角θ(k),其步驟為:
11)、利用太陽敏感器計算衛星的俯仰角:
θs=arctan{-rxrzo+rzrxorxrxo+rzrzo}---(10)]]>
式(10)中,θs為利用太陽敏感器輸出計算得到的衛星俯仰角,rx為測量的衛星本體系X軸向太陽分量,rz為測量的衛星本體系Z軸向太陽分量,rxo為軌道參考系下的X軸向太陽分量,rzo為軌道參考系下的Z軸向太陽分量;
12)、得到Y方向陀螺輸出與衛星的俯仰角速度的關系:
θ·y=ωy-ϵ---(11)]]>
式(11)中,為陀螺測得的衛星俯仰角速度,ωy為陀螺輸出,ε為陀螺輸出誤差;
13)、綜合式(10)與(11),得出衛星的k時刻俯仰角θ(k):
θ(k)=12θs(k)+12(θ(k-1)+Δ·θ·y(k))---(12)]]>
式(12)中,θs(k)為k時刻太陽敏感器計算出的俯仰角信息,為k時刻俯仰角速度信息,Δ為k-1到k時刻采樣步長。

關 鍵 詞:
微小 衛星 傳感器 誤差 模型 軌迭代 標定 方法
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