基于高精度水平基準的星敏感器定位方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，首先采集CCD星敏感器的輸出；進而將星敏感器與捷聯慣導系統組合，修正捷聯慣導系統的姿態并補償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準信息；再采集組合導航系統提供的高精度水平基準信息，即采集運動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準地理坐標系的姿態轉換矩陣。與現有技術相比，本發明通過將慣性導航系統和星敏感器組合，通過濾波校正慣性導航系統的姿態誤差，有效提高星敏感器定位所依賴的水平基準信息，同時各類誤差源確定，極大地提高了星敏感器的定位精度。
【專利說明】基于高精度水平基準的星敏感器定位方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及ー種星敏感器的定位方法，尤其涉及一種基于高精度水平基準的星敏感器定位方法。
【背景技術】
[0002]星敏感器以不可毀滅的自然天體作為其導航信標，將星敏感器拍攝到的圖像先后進行星圖識別、星體質心提取、星圖匹配及姿態解算。星敏感器無需任何先驗信息，便可自主輸出星敏感器相對慣性空間的姿態信息，其具有誤差不隨時間積累、獨立、無源、不受人為因素限制和干擾等優點。星敏感器的定位嚴重依賴于水平基準，因此水平基準的高精度實現是保障其定位精度的重要前提。
[0003]然而應用中通常利用慣性導航系統提供載體水平基準信息，慣導系統誤差隨時間積累的缺點使得星敏感器定位精度下降。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于高精度水平基準的星敏感器定位方法。
[0005]本發明通過以下技術方案來實現上述目的:
[0006]一種基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，包括以下步驟:
[0007](1)采集CXD星敏感器的輸出C/即星敏感器坐標系相對慣性系的姿態轉換矩陣；
[0008](2)將星敏感器與捷聯慣導系統組合，修正捷聯慣導系統的姿態并補償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準信息；
[0009](3)采集上述組合系統提供的高精度水平基準信息，即采集到運動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準地理坐標系的姿態轉換矩陣;
[0010](4)根據已知信息求解i系相對于地球坐標系e系之間的轉換矩陣c1.[0011](5)通過步驟⑴至步驟⑷所給出的信息，解算得到準位置矩陣Cf，解算出載體位置信息。
[0012]本發明采集CXD星敏感器的輸出即CXD星敏感器的坐標系與慣性坐標系即i系之間的姿態信息C/，i系與船舶載體坐標系即b系之間的轉換矩陣ぐ表示為:
[0013]Cf = ChsC；
[0014]其中:<為CXD星敏感器坐標系即s系與b系之間的轉換矩陣，G在星敏感器安
裝時已經確定，
【權利要求】
1.一種基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采集CCD星敏感器的輸出Cf即星敏感器坐標系相對慣性系的姿態轉換矩陣； (2)將星敏感器與捷聯慣導系統組合，修正捷聯慣導系統的姿態并補償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的水平基準信息； (3)采集上述組合系統提供的高精度水平基準信息，即采集到運動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準地理坐標系的姿態轉換矩陣こで； (4)根據已知信息求解i系相對于地球坐標系e系之間的轉換矩陣G.(5)通過步驟(1)至步驟(4)所給出的信息，解算得到準位置矩陣，解算出載體位置信息。
2.根據權利要求1所述的基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在于:采集CXD星敏感器的輸出即CXD星敏感器的坐標系與慣性坐標系即i系之間的姿態信息G，i系與船舶載體坐標系即b系之間的轉換矩陣Cf表示為:
3.根據權利要求2所述的基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在干:將星敏感器與捷聯慣導系統組合，修正捷聯慣導系統的姿態，并補償星敏感器的安裝誤差，得到較高精度的姿態信息，在卡爾曼濾波系統中，將慣性導航系統誤差作為組合導航系統狀態，具體包括SINS姿態誤差角4>e, 4)n, u,速度誤差.8 VE, SVn,位置誤差S X，み?，陀螺隨機常值漂移ebx，e by, ebz,加速度計常值誤差▽/?，▽み，Vfc，星敏感器的安裝誤差SAX，6Ay, S Az，因此組合導航系統的狀態向量X為:
4.根據權利要求3所述的基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在于:采集組合系統所提供的高精度水平基準信息，即采集到運動載體的橫搖角和縱搖角，得到載體系到準地理坐標系的姿態轉換矩陣C6'通過下述順序的兩次旋轉來表示，轉角分別為-
5.根據權利要求4所述的基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在于:根據已知信息求解i系相對于地球坐標系e系的轉換矩陣GG表達式如下:
6.根據權利要求5所述的基于高精度水平基準的星敏感器定位方法，其特征在于:通過解算得到準位置矩陣Cf，進而解算出載體位置信息，具體過程如下: 已知位置矩陣cr表達式如下:
【文檔編號】G01C21/02GK103604428SQ201310589688
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】高偉, 林萌萌, 于春陽, 李佳璇, 朱明紅, 劉曉旭, 于濱凱, 姜鑫, 孫艷濤, 趙博 申請人:哈爾濱工程大學