微小卫星太敏安装角度测量及精度分析
利用系统辨识的星敏感器模型修正与测角精度检测
２ ０ １ ３ 年１ 月
光 电工 程
Ｏｐ ｔ ｏ — Ｅｌ ｅ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
ｖｏ１ ． ４０ ． Ｎ ｏ． １ Ｊ ａ ｎ 。２ ０１ ３
文 章编 号 ：１ ０ ０ ３ — ５ ０ １ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ３ ８ — ０ ６
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第４ Ｏ卷 第 １ 期
张 宁 ，等 ：利用系统辨识的星敏感 器模 型修正 与测角精度检测
３ ９
０ 引 言
星敏 感 器是一 种高 精 度的姿 态 敏感 器Ｌ １ 之 Ｊ ， 具 有高 精度 和绝 对测 量 的优 势 ，在航 天 器的姿 态 测量 中得 到 广泛 应 用 。 目前 ，大视 场 、高精 度 成为 星敏 感 器的 主要 特点 ，并 且体 积 、 质量 、功 耗 不断缩 小 。为 了提 高 星敏 感 器的整 体测 量精 度 ，必 须提 高单 星测 量精 度 ，进 而需 要对 星敏 感 器的 焦距 、主 点 、光学 系统 的成 像 畸 变等 参 数进行 精 确的 测量 ，并 进一 步 对星 敏感 器模 型进 行修 正 。 目前 ，采 用的模 型 修正 方式 有很 多种 ，但 主要 采 用几 何方 法 建立星 敏 感器 的精 确测 量模 型 ， 然 后 通
过实测数据计算模型参数，进而完成修正 。但是在实验室测试过程中发现 ，由于模型建立过程中误差 因素
考 虑 不够 全面 ，对 星敏 感 器的主 点 、焦 距 、畸变 测试 过程 中不可 避免 的带 来误 差 ，从而 不能 准 确的对 模 型
一种用星敏感器自主定位方法的精度分析概要
第l期航天控制2∞1年一种用星敏感器自主定位方法的精度分析*杨博伍小洁房建成北京航空航天大学,北京1∞吨3摘要利用星敏感器和地平仪测量星光与地平之间的“星光仰角”作为观测量,提出用推广卡尔曼滤波方法来实时估计航天矗的最佳位王的自主定位方法, 通过仿真实验,分析比较了“星敏感嚣精度”、“采样周期”、“恒星导航星的个数”以厦“星敏感器安装方位角”等诸因素对航天器定位精度的影响,同时总蛄其变化规律,可用于提高航天器自主定位精度。
主量词航天器自主式导航定位精度分析A“Ⅷ啊q A瑾岫∞the M【ethod of A叫伽如m佣s P{【丽钿D曲哪mi珊毗帆U西呜Star&璐叫Yallg B0wuxi舯jie F啦JiaIl妇唱蹦iIlg uIljv啪姆0f^￡唧硼d隅蛐dA丑加I皿nicB,酬i鸣1嘲 Al吲蹦撇咿p出向刊d胧如Dd矿彻枷Ⅻ,娜蒯一妇砷讧出细枷赫加删蚵咖如删‰f;f嘲.‰撇州妇旷鲫括删打s柳Ⅻl"刹枷蛔蹦妇删.枷砌H如如n唧棚,如驰旷“加雕-cb加旷j妇・鲫啪r”,“妇cJj删酽矿棚删也呵pe捌”,“旃emmkr矿5函懈,磬蝴”删“妇】crI幽矗枷Dn珊翻q埘I矿珈r跚栅”蠡D如e黼出蛔mjirI砌曲埘Ⅵ移捌珊证伽删Ⅺ,积. &嘴幽矿炯肼删mm珊t划∞Id啪6el埔耐毒D加a阳船妇珊口‘w 旷p∞捌m出龆卜 m拥以拥旷甲咄玛搀.&l哪怔棚晦却伽删山砌舢枷珊叫卵lim 风谢硎增血吼m叮埘拙的b 1引言航天器自主导航主要是确定航天器相对地球运动的轨道,预报其绝对运动的状态矢量,包括位置和速度。
对于空间站,它可以为空间站轨道捕获、保持和机动以及空间交会和数据传输处理提供轨道参数信息。
*航天863青年基金资助项目(863—2.99.1收稿日期∞∞年11月29日一12一第l期航天控制2∞1年在航天器自主定位过程中,影响其精度的因素多种多样,其主要是:(1自主定位方法的选取。
星敏感器精度测试论文
星敏感器精度测试论文【摘要】为了在实际星空条件下，精确测定星敏感器的精度，提出利用陀螺加速度计数据与卡尔曼滤波算法，使星敏感器与地理坐标系精确对准，根据星敏感器定姿原理，将测试时刻实际数据与理论输出比对，实测值表明，此方法测得数值，具有更加令人信服的工程实际价值。
【关键词】星敏感器精度评估初始对准经纬仪卡尔曼滤波1 引言星敏感器的测角精度在几个角秒到几十个角秒不等，传统的方法主要依赖于高精度的模拟器，但是模拟器毕竟只是模拟输入，与真实星空不尽相同，测试数据也定与真实数据较有更大的差距。
本文在利用经纬仪准直法保证陀螺、加表与星敏感器三轴平行安装的情况下，利用卡尔曼滤波算法实现北东地地理坐标系与星敏感器测量坐标系对准，通过坐标变换把星敏感器实测数据与理论数据转换到同一坐标系下，从而实现在实际星空下对星敏感器精度的评估。
2 星敏感器测量坐标系与地理坐标系固连将星敏感器固定在地球上，那么星敏感器则随着地球转动，只要将星敏感器的测量坐标系与地理坐标系精确固连，根据坐标系转换则可以实现对星敏感器测角精度的评估。
所谓的精确固连，就是精确确定星敏感器测量坐标系与地理坐标系的转换矩阵，或者利用某种手段使星敏感器测量坐标系与地理坐标系精确对准，而现有的对准技术主要依赖于陀螺和加表，那么只要陀螺和加表与星敏感器平台安装，且实现陀螺加表的测量坐标系与星敏感器测量坐标系的精确标定，星敏感器测量坐标系与地理坐标系的对准问题就转化为陀螺和加表测量系与地理坐标系的对准问题，而陀螺和加表与地理坐标系的对准问题可以利用成熟的卡尔曼滤波算法实现，通过经纬仪布站方法可以实现陀螺加表坐标系与星敏测量坐标系转换矩阵的标定。
2.1 陀螺加表测量坐标系与星敏感器测量坐标系转换矩阵的确定通过精加工安装支架可以实现星敏感器与陀螺加表测量坐标系指向相同，实际安装时无法做到转换矩阵是绝对的单位阵，这就需要用经纬仪布站的方法测量转换矩阵，需要4台经纬仪，记为T1、T2、T3、T4，实际测量时，T1、T2与星敏感器立方晶自准直建立星敏感器测量坐标系，用同样方法通过T3，T4建立惯测组合测量坐标系，再通过T1、T3互瞄可以得到陀螺加表测量坐标系与星敏感器测量坐标系的的转换关系，近似于单位阵。
应用于IGSO卫星的数字太阳敏感器热控设计
应用于IGSO卫星的数字太阳敏感器热控设计李进;卢威;麻慧涛【摘要】相对于传统太阳敏感器(热耗为零)而言,国内新研制的数字太阳敏感器线路板上的芯片具有一定热耗.为解决其散热问题,以应用于倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的数字一体化太阳敏感器为例,提出了较为简单有效的热控方案,建立热物理模型对数字太阳敏感器进行组件级热分析,并通过在轨飞行数据验证了设计的合理性.结果表明:对于具有一定热流密度的小尺寸部件而言,在辐射换热面积增幅较为有限的条件下,有效增大其传导换热的热控方案要明显优于加强辐射换热的方案;同时要结合外热流情况,优化选择散热面.此方案可较好地满足印制电路板(PCB)上各芯片结温的一级降额温度指标要求,也可为同类产品的设计提供参考.%Comparing with traditional sun sensor which heat load is zero,a new sun sensor has certain heat load in chips on PCB.In order to solve the problem of heat dissipation,of the digital integrative sun sensor used in the IGSO orbit,a simple effective thermal control design is proposed in this paper.The thermal physics model of sun sensor is investigated with assembly level thermal analysis method by applying the I-DEAS software and the rationality of the design can al so be proved by orbit data.The research results show that for the small dimension structures with some heat flux,on condition of limited increase radiation surface,the thermal control method of enhancing heat conduction is much better than that of enhancing heat radiation.At the same time,considering the external heat flux,the selection of heat dissipation surface is optimized.The selected thermal control design meets not only the target temperature requirement of the shelloutside surface,but also the primary derating requirement of chips junction temperature on PCB.In addition,it can provide scientific references for the design of other similar products.【期刊名称】《航天器工程》【年(卷),期】2017(026)004【总页数】7页(P60-66)【关键词】倾斜地球同步轨道卫星;数字太阳敏感器;热控设计【作者】李进;卢威;麻慧涛【作者单位】北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094;北京空间飞行器总体设计部,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】V443太阳敏感器(以下简称太敏)是一种卫星上常用的姿态敏感器，它主要通过测量太阳矢量与卫星某一体轴之间的夹角，来确定太阳在敏感器本体坐标系中的位置，再通过坐标矩阵变换获得相应的姿态，其工作的可靠性对卫星姿态控制有着极其重要的作用[1-4]。
测绘技术中的卫星定位方法解析及精度控制要点
测绘技术中的卫星定位方法解析及精度控制要点引言测绘技术在现代化建设和城市规划中起着重要的作用。
而卫星定位作为一种高精度的测绘方法广泛应用在实际工程中。
本文将对卫星定位方法进行解析，并探讨精度控制的要点。
一、卫星定位方法解析1. 全球定位系统（GPS）全球定位系统（GPS）是一种基于卫星的定位技术，通过接收来自卫星的信号并进行处理，确定接收者准确的位置。
GPS系统由一组卫星、地面控制站和用户接收器组成。
利用三角测量原理，通过接收多颗卫星发出的信号，计算出用户位置的经度、纬度和海拔高度。
2. 区域差分GPS算法（RTK）区域差分GPS算法是一种基于GPS的高精度定位方法。
该方法通过引入差分数据来提高测量精度。
差分数据是由基准站收集到的准确位置数据和测量数据的差值。
差分GPS算法利用基准站的精确数据对接收器的数据进行校正，从而提高定位精度。
3. 卫星激光测距系统（LIDAR）卫星激光测距系统（LIDAR）是一种使用激光束确定目标位置的测绘技术。
利用激光器发射激光束，并测量激光束发送和返回之间的时间差来计算距离。
通过多次测量，可以绘制出目标物的高程和形状。
二、精度控制要点1. 接收器精度卫星定位的精度取决于接收器的精度。
确定接收器的精度需要考虑多个因素，如接收器的品牌、型号、硬件配置和性能参数等。
选择高精度的接收器能够提高定位的准确性。
2. 阳影和遮挡在进行卫星定位时，阳影和遮挡物是影响精度的重要因素。
阳影可能导致信号的弱化和多路径效应，从而产生定位偏差。
遮挡物如高楼、树木等会对信号的传播造成阻碍，进而影响定位的准确性。
在选择观测点时需注意避开阳影和遮挡物。
3. 星历数据和接收机设置星历数据是卫星轨道和时刻信息的数据库。
接收器通过星历数据计算接收到的卫星信号的位置。
不同接收器使用的星历数据可能存在差异，因此选择合适的星历数据能够提高定位精度。
此外，合理设置接收器的操作参数和观测模式也是提高精度的关键。
4. 差分校正差分校正是提高卫星定位精度的一种重要方法。
测绘技术卫星测量数据处理方法与精度评定
测绘技术卫星测量数据处理方法与精度评定导言随着测绘技术的发展，卫星测量成为了测绘领域中不可或缺的重要手段。
卫星测量数据的处理方法和精度评定是确保测量结果准确可靠的关键环节。
本文将探讨测绘技术卫星测量数据的处理方法以及精度评定的相关问题。
1. 测绘技术卫星测量数据处理方法1.1 观测数据预处理在进行卫星测量数据处理之前，需要进行观测数据的预处理。
这包括对原始观测数据进行校正、平差和编辑等步骤，以确保数据质量的准确性和可靠性。
在校正过程中，需要考虑大气影响、卫星轨道误差、地球自转影响等因素，对原始数据进行修正，使其符合实际情况。
1.2 数据处理方法选择卫星测量数据的处理方法有多种，如平差法、最小二乘法、非线性最小二乘法等。
不同的处理方法适用于不同的测量任务，选择合适的方法对于数据处理的准确性和可靠性至关重要。
在选择处理方法时，需要考虑测量任务的特点、数据的误差来源以及数据的数量等因素。
1.3 数据配准和整合卫星测量数据通常涉及多个观测点，为了实现空间一致性和数据的整合，需要进行数据的配准和整合工作。
这包括对不同观测点的数据进行坐标转换、投影变换等操作，使得各个观测点的数据能够有效地配准和整合在一起。
1.4 数据处理软件应用为了提高卫星测量数据的处理效率和准确性，通常会使用专业的测量数据处理软件。
这些软件具有强大的数据处理和分析功能，能够自动进行数据处理和精度评定，大大提高了数据处理的效率和准确性。
2. 测绘技术卫星测量数据精度评定2.1 精度评定方法对于卫星测量数据的精度评定，常用的方法有误差理论、信号处理理论、模型评定法等。
这些方法通过对数据的统计分析和模型建立，对数据精度进行评估。
通过比较测量结果与真值之间的差异，可以评定数据的精度水平，为后续的应用提供依据。
2.2 精度评定指标进行精度评定时，需要选择合适的评定指标。
常用的指标有绝对精度、相对精度、坐标精度等。
绝对精度是指测量结果与真值之间的差异，相对精度是指不同测量结果之间的差异，坐标精度是指测量结果的坐标误差。
探测技术中星载灵敏探测器的高精度测量方法研究
探测技术中星载灵敏探测器的高精度测量方法研究星载灵敏探测器是一种用于探测空间目标的重要装置，随着航天技术的不断发展，它的应用范围也越来越广。
然而，对于这种探测器的高精度测量却是一个十分困难的问题。
本文将介绍一些常用的探测技术中星载灵敏探测器的高精度测量方法，并讨论它们的优缺点。
首先，我们来介绍一种常用的测量方法：星像差法。
这种方法利用探测器所记录下的目标图像的像差，推导出相应的目标位置，从而实现高精度测量。
星像差法的优点在于适用范围广，只要目标能够被探测器探测到，就可以用这种方法进行测量。
此外，它对设备的精度要求较低，不需要太高的精度设备就可以实现测量。
然而，星像差法的缺点也很明显，就是精度难以满足更高的需求。
因为像差在很大程度上取决于镜头的质量和观测条件，因此，在不利的观测条件下，测量精度会受到极大的影响。
其次，我们来介绍一种新兴的测量技术：激光探测法。
这种方法通过向被测量目标发送一束激光，在探测器记录下激光反射信号的时间和强度后，利用计算机模拟等方法，得到目标的位置信息。
这种方法的优点在于精度高、可靠性强，尤其是在小目标识别方面表现突出。
然而，激光探测法的缺点也不容忽视。
首先，它的成本很高，需要严格控制设备的各种参数才能保证测量精度。
其次，激光探测法在遇到一些特殊情况时，比如目标周围有其他反光物体干扰，精度很容易受到影响。
最后，我们来介绍一种较为简单的测量技术：视线转角法。
这种方法较为传统，但在一些特殊的领域仍然得到广泛应用。
视线转角法基于视线转角理论，通过对被探测目标的角度测量，推算出目标的位置和方向。
这种方法的优点在于简单易行，不需要过多的数据处理，适用于一些非常规的探测场合。
同时，视线转角法也存在缺点，主要表现在精度较低、受测量角度限制较多等方面。
总之，星载灵敏探测器的高精度测量方法需要根据不同的探测场合、被测量目标的性质等因素进行选择。
在未来，我们应该继续深入研究这些方法，并将它们不断地推向更高的精度和更广的应用领域。
如何进行卫星测量与高精度定位
如何进行卫星测量与高精度定位卫星测量与高精度定位在现代科技发展中扮演着重要的角色。
它不仅带来了便利和精确性，而且在各个领域都有着广泛的应用。
本文将介绍如何进行卫星测量与高精度定位，为读者提供一些基本知识和实践指导。
首先，卫星测量是一种利用人造卫星进行测量的方法。
通过测量卫星与地面接收器之间的距离，我们可以计算出物体的位置和运动状态。
这种方法特别适用于大范围的测量，例如地球表面的测量和导航系统。
卫星测量的基础是卫星导航系统，其中最著名的是全球定位系统（GPS）。
GPS系统由一组卫星组成，它们围绕地球轨道运行，通过接收和传输信号来定位地球上的任何位置。
通过接收多个卫星的信号，我们可以使用三角测量法来计算出位置的纬度、经度和海拔高度。
然而，对于高精度定位而言，仅依靠GPS系统可能不能满足需求。
因此，我们可以结合其他辅助手段来提高测量的准确性。
例如，地面局部网络（GNSS）是一种使用地面测量站和卫星信号来提供高精度定位的方法。
通过在地面上设置多个测量站，我们可以通过对比卫星信号的到达时间来消除噪声和误差，从而得到更精确的测量结果。
除了GNSS，遥感技术也是卫星测量和高精度定位中的重要工具。
遥感技术利用卫星传感器来获取地球表面的图像和数据。
通过分析和处理这些图像和数据，我们可以获得地球表面特征的详细信息，例如地形、植被和土地利用。
这些信息对于工程测量、环境监测和资源管理等领域至关重要。
在卫星测量与高精度定位的实践中，数据处理是非常重要的一步。
为了获得准确的定位结果，我们需要分析和解算大量的数据。
这包括卫星信号的接收和处理、地面测量站的数据收集和分析、以及遥感数据的处理和解译。
同时，我们还需要使用合适的软件和算法来处理数据，例如地理信息系统（GIS）、卫星定位解算软件等。
另一个需要考虑的因素是测量误差和不确定性。
在卫星测量过程中，由于多种因素的影响，如大气条件、地形变化和测量设备的精度等，都可能导致误差和不确定性的产生。
测绘技术中的卫星定位精度评定方法与数据处理流程
测绘技术中的卫星定位精度评定方法与数据处理流程引言：测绘技术是现代社会中不可或缺的一项重要技术，其在城市规划、土地管理、导航系统等方面起着至关重要的作用。
而卫星定位技术作为测绘技术的重要组成部分，主要通过利用卫星系统将地面上的位置信息转换为全球定位系统（GPS）信息。
然而，卫星定位的精度评定方法和数据处理流程是确保高精度定位的关键步骤。
本文将重点探讨卫星定位精度评定方法与数据处理流程。
一、卫星定位精度评定方法卫星定位精度评定的目标是衡量测量结果的精确性和准确性。
以下是几种常见的卫星定位精度评定方法。
1.差分定位法差分定位法是一种常用的评定卫星定位精度的方法。
它通过安装两个或多个接收机，测量同一地点的信号，并进行数据处理来消除误差。
该方法可以将卫星定位的误差减小到几厘米甚至更小的范围内。
常用的差分定位方法包括实时差分定位和后处理差分定位。
2.精密定位法精密定位法是通过使用更多的接收机和更复杂的数据处理方法来提高卫星定位精度。
该方法通常在大型工程项目中使用，例如大桥、隧道等。
精密定位法通过高精度GPS接收机和多路径观测数据，在平面和高程方面实现更高的定位精度。
3.网格纠正法网格纠正法是一种常见的卫星定位精度评定方法。
通过在测量区域内布设一张密集的网格，利用不同位置的测量结果进行差分处理，以评估定位的精确性。
这种方法特别适用于大范围的定位应用，例如城市规划和土地管理。
二、卫星定位数据处理流程卫星定位数据的处理过程涉及到信号接收、数据采集、预处理、差分处理和结果计算等步骤。
以下是大致的数据处理流程。
1.信号接收卫星定位的第一步是接收卫星信号。
接收机通过天线接收来自卫星发送的信号。
2.数据采集接收机通过内部的时钟和存储设备对接收到的卫星信号进行采样和存储。
3.预处理预处理步骤主要包括对接收到的信号进行滤波、放大和时钟校正等处理，以提高信号的质量和准确性。
4.差分处理在差分处理阶段，接收到的原始数据将与参考站或基准站的数据进行比较，以消除系统误差和大气误差。
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和太 敏安 装位 置 的 特殊 性 ， 测量某微小卫星太敏与动量轮之间的夹角在振动试验前 、 后 的 变 化 值 。该 测 量 系统 能 有 效 运 用 于
卫星角度测量 ， 测试精度满足要求 ， 测 试 数 据 可 以作 为卫 星在 轨 姿 态 控 制 参 数 。 关键词 ： 航天器 ； 精 度测 量 ； 微小卫星 ； 经 纬仪
中 图 分 类 号 ：Ｖ ４ ６ ５ 文献标识码 ： Ａ 国家标准学科分类代码 ： ５ ９ ０ ． ２ ０ ２ ０
Ｔｈｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ａ ｎｇ ｌ ｅ ｆ ｏ ｒ ａ ｓ ｕ ｎ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｏ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｒ ｏ ｓ ａ ｔ ｅ ｌ ｌ ｉ ｔ ｅ
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理 论 与 右 法 ｜ Ｉ ｜ ｉ ｌ
己 第 口 Ｉ ］ 年］ 月
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微 小 卫 星太 敏 安装 角 度 测ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量 及精 度分 析
秦 远 田
（ 南 京 航 空航 天 大 学 微 小 卫 星 工 程 研 究 中心 南 京 ２ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要 ： 卫星在轨运行需要卫星太敏与动量轮之间的精确角度值作为控制参数 ， 卫 星 在 振 动 试 验 前 后 该 角 度 的 精 度 变 化 是 考 核 卫 星结 构设 计 的 重要 指标 。运 用 由 多 台 高精 度 电子 经 纬 仪 组 合 而 成 非 接 触 式 测 量 系 统 ， 结 合 卫 星 结 构 的 复 杂 性 及 动 量 轮
theanglebetweensunsensorandthemomentumwheelonasatelliteisanimportantparameterusedinthecontrolsystemofasatellitetheamountoftheanglechangebeforeandafterthevibrationtestisimportanttoassessthesstructuraldesignthispaperpresentsanoncontactmeasurementandmethodwhichisbasedonameasurementsystemconsistingofmultiplehighprecisionelectronictheodolitesusingthismethodtheamountoftheanglechangebeforeandafteravibrationtestcanbemeasuredaswellasthecomplexityofthesatellitestructuretheparticularityofthesunsensorandthemomentumwheellocationscanbedeterminedthemethodcanbeeffectivelyappliedinmeasuringtheanglesbetweenthesatellitecomponentstheaccuracyofthemeasurementissuitableforthedesignrequirementandthetestdatacanbeusedastheparametersforthebehaviorofthecontrolsystemofthesatellitekeywords是卫星姿态控制的主要部件太敏是卫星姿态量轮之间位置精度特别是它们之间的角度关系是重点关注的卫星结构精度参数单机安装过程中其结构精度和单机的安装精度是需要控制的重要指标卫星在地面环境试验前后的结构具有位置精度要求的单机其位置精度数值必由于卫星结构的复杂性卫星各部件之间电子经纬仪测角原理主要有编码法和增量法等610国外电子测量技术中国科技核心期刊36编码法是指在度盘上刻有多道环码接触式的高精度电子经纬仪在动量轮基准调试经纬仪的位置瞄准对应的立2台经纬仪分别瞄准对应的立方棱镜标线4记录经纬仪的角度读数包括俯仰