星敏感器低频误差在轨补偿方法
发布时间：2021-08-06 01:19
为了抑制地面标定与在轨工况差异引入的低频误差,提出了一种低频误差在轨补偿方法,基于地面标定求得主点、焦距初始值与畸变系数,筛选出符合条件的星对,以星对角距误差最小为准则,基于扩展卡尔曼滤波方法,实时更新星敏感器的焦距值.与现有的多参数同时更新方法相比,该方法具有更快的收敛速度与更高的鲁棒性.多次观星试验和在轨飞行验证了本方法的有效性,星对角距误差均值减小90%以上,低频误差减小40%以上.
【文章来源】：光子学报. 2020,49(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
观星3数据在轨校正前后对比
根据星敏感器力学和热学仿真，上述因素主要引入离焦量的变化，即焦距变化，畸变分布变化相对较小，主点位置比较稳定[21-22]．引入太多标定参数不仅不能提高标定精度，反而会使标定结果不稳定[24-25]．如图1，本节以某型号高精度星敏感器热真空标定试验模拟在轨环境，证明相对于主点和畸变系数，焦距是在轨变化的主要因素，仅对焦距进行更新足以补偿绝大部分星敏感器光学系统参数的在轨变化引起的低频误差．首先取镜头温度为4.6℃时的标定数据，进行数据处理[20]，得到焦距、主点及相应的畸变系数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.
假设焦距初始值与真实值相差0.02mm，焦距估计值将在200个帧周期内收敛，见图2(a），静态误差小于0.038个像素，即0.000 5mm．若焦距按照式（6）缓慢变化，约200个帧周期后收敛且跟随性好，误差小于0.05个像素，即0.000 7mm，见图2(b).比较在轨校正前后的星对角距误差，见图3，从校正前的30″，降低到校正后的10″，校正后的星对角距误差是主要成分是噪声引起的瞬时误差，而不是低频误差．所以在轨焦距校正能有效提高星敏感器的姿态测量精度．
本文编号：3324787
【文章来源】：光子学报. 2020,49(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
观星3数据在轨校正前后对比
根据星敏感器力学和热学仿真，上述因素主要引入离焦量的变化，即焦距变化，畸变分布变化相对较小，主点位置比较稳定[21-22]．引入太多标定参数不仅不能提高标定精度，反而会使标定结果不稳定[24-25]．如图1，本节以某型号高精度星敏感器热真空标定试验模拟在轨环境，证明相对于主点和畸变系数，焦距是在轨变化的主要因素，仅对焦距进行更新足以补偿绝大部分星敏感器光学系统参数的在轨变化引起的低频误差．首先取镜头温度为4.6℃时的标定数据，进行数据处理[20]，得到焦距、主点及相应的畸变系数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.
假设焦距初始值与真实值相差0.02mm，焦距估计值将在200个帧周期内收敛，见图2(a），静态误差小于0.038个像素，即0.000 5mm．若焦距按照式（6）缓慢变化，约200个帧周期后收敛且跟随性好，误差小于0.05个像素，即0.000 7mm，见图2(b).比较在轨校正前后的星对角距误差，见图3，从校正前的30″，降低到校正后的10″，校正后的星对角距误差是主要成分是噪声引起的瞬时误差，而不是低频误差．所以在轨焦距校正能有效提高星敏感器的姿态测量精度．
本文编号：3324787
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