為了抑制地面標(biāo)定與在軌工況差異引入的低頻誤差,提出了一種低頻誤差在軌補(bǔ)償方法,基于地面標(biāo)定求得主點(diǎn)、焦距初始值與畸變系數(shù),篩選出符合條件的星對(duì),以星對(duì)角距誤差最小為準(zhǔn)則,基于擴(kuò)展卡爾曼濾波方法,實(shí)時(shí)更新星敏感器的焦距值.與現(xiàn)有的多參數(shù)同時(shí)更新方法相比,該方法具有更快的收斂速度與更高的魯棒性.多次觀星試驗(yàn)和在軌飛行驗(yàn)證了本方法的有效性,星對(duì)角距誤差均值減小90%以上,低頻誤差減小40%以上. 

【文章來(lái)源】：光子學(xué)報(bào). 2020,49(01)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

觀星3數(shù)據(jù)在軌校正前后對(duì)比

根據(jù)星敏感器力學(xué)和熱學(xué)仿真，上述因素主要引入離焦量的變化，即焦距變化，畸變分布變化相對(duì)較小，主點(diǎn)位置比較穩(wěn)定[21-22]．引入太多標(biāo)定參數(shù)不僅不能提高標(biāo)定精度，反而會(huì)使標(biāo)定結(jié)果不穩(wěn)定[24-25]．如圖1，本節(jié)以某型號(hào)高精度星敏感器熱真空標(biāo)定試驗(yàn)?zāi)M在軌環(huán)境，證明相對(duì)于主點(diǎn)和畸變系數(shù)，焦距是在軌變化的主要因素，僅對(duì)焦距進(jìn)行更新足以補(bǔ)償絕大部分星敏感器光學(xué)系統(tǒng)參數(shù)的在軌變化引起的低頻誤差．首先取鏡頭溫度為4.6℃時(shí)的標(biāo)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理[20]，得到焦距、主點(diǎn)及相應(yīng)的畸變系數(shù)f=47.886 7mm,x0=1 056.6pix,y0=1 018.2pix,k1=-2.891 8×10-6,g1=4.079 2×10-6,g2=-1.017 8×10-5,g3=-5.352 2×10-6,g4=1.237 5×10-5.

假設(shè)焦距初始值與真實(shí)值相差0.02mm，焦距估計(jì)值將在200個(gè)幀周期內(nèi)收斂，見(jiàn)圖2(a），靜態(tài)誤差小于0.038個(gè)像素，即0.000 5mm．若焦距按照式（6）緩慢變化，約200個(gè)幀周期后收斂且跟隨性好，誤差小于0.05個(gè)像素，即0.000 7mm，見(jiàn)圖2(b).比較在軌校正前后的星對(duì)角距誤差，見(jiàn)圖3，從校正前的30″，降低到校正后的10″，校正后的星對(duì)角距誤差是主要成分是噪聲引起的瞬時(shí)誤差，而不是低頻誤差．所以在軌焦距校正能有效提高星敏感器的姿態(tài)測(cè)量精度．


本文編號(hào)：3324787