三视场红外地球敏感器导航算法分析及研究

发布时间：2017-08-19 17:34

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【摘要】：红外地球敏感器广泛运用于空间飞行器,尤其是在地球轨道附近。目前最新的静态地球敏感器使用焦平面探测器来覆盖整个地球红外辐射圆。若面向飞行在70~100 km处的临近空间飞行器,地球敏感器就需要有很大的视场(120°)且相对分辨率很低。针对临近空间飞行器的天文导航运用,采用线阵CCD作为探测器,设计了一个三视场红外地球敏感器。地球敏感器的3个视场按照二维角度均匀分布以确保每个光学头能够均匀地指向地球红外辐射圆上。每个CCD覆盖20°以便能够精确地分辨地球辐射和空间的边界点。综合考虑地球辐射模型和地球扁率等因素,利用地球敏感器观测的向量可以获得地球水平、地心矢量和飞行高度。以70~100 km飞行高度为示例,建立相应的数学模型,同时提出了相应的姿态和高度确定算法并进行了仿真。综合上述分析,研制了一套三视场地球敏感器原理样机并进行相关测试。仿真和实验结果表明:高度测量精度优于200 m,姿态测量精度优于0.002°。
【作者单位】： 清华大学精密仪器系;清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室;
【关键词】： 红外地球敏感器 三视场 牛顿-拉普森方法 姿态测量 高度测量
【基金】：国家863计划(2012AA121503) 国家自然科学基金(61377012) 清华大学自主科研计划(20131089242)项目资助
【分类号】：V448.2;TP212
【正文快照】： 1引言红外地球敏感器利用不在大气窗口[1-4]范围内的14~16μm红外谱段的红外探测器[5]来探测地球红外辐射和外太空之间的不连续部分,然后通过相应的算法,获得在地球敏感器坐标系下的地心矢量[6-7]以及相应的两轴姿态。随着新技术的发展,临近空间飞行器是介于航天器和航空器之

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本文编号：702052