一種飛行器星敏感器與捷聯(lián)慣組安裝誤差的測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于飛行器慣性/天文組合導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種飛行器星 敏感器與捷聯(lián)慣組安裝誤差的測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 天文導(dǎo)航是一種以恒星位置作為參照物的高精度導(dǎo)航技術(shù)，它常常與飛行器上的 捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)組成高精度自主式組合導(dǎo)航系統(tǒng)。由于飛行器上的捷聯(lián)慣組與星敏感器 往往安裝在飛行器載體的不同位置，兩者之間存在著固定的安裝誤差，特別是星敏感器測(cè) 量坐標(biāo)系與捷聯(lián)慣組坐標(biāo)系之間的安裝誤差直接影響天文導(dǎo)航與慣性導(dǎo)航之間的傳遞精 度。因此為了保證最終組合導(dǎo)航的精度，必須在地面測(cè)量該安裝誤差。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常是通過(guò)引入地理坐標(biāo)系作為慣組坐標(biāo)系和基于真實(shí)恒星的赤道 坐標(biāo)系的中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量。但是，地理坐標(biāo)系和天球坐標(biāo)系的建立必須通過(guò)事 先建立的北向基準(zhǔn)或由高精度慣組建立的北向基準(zhǔn)，同時(shí)，赤道坐標(biāo)系與地理坐標(biāo)系的轉(zhuǎn) 換必須引入基于春分點(diǎn)的時(shí)角信息（UT1)，這些信息的引入增加了測(cè)試過(guò)程的復(fù)雜度和精 度。本技術(shù)直接通過(guò)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)在當(dāng)?shù)厮矫娼⑷我庵虚g坐標(biāo)系并直接使用經(jīng)煒儀本身的 準(zhǔn)直光來(lái)模擬星光矢量進(jìn)行測(cè)量，簡(jiǎn)化了現(xiàn)有技術(shù)中的測(cè)量過(guò)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種飛行器星敏感器與捷聯(lián) 慣組安裝誤差的測(cè)量方法，通過(guò)建立中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)星敏感器與慣組安裝誤差測(cè) 量的快速測(cè)量，方便快捷，準(zhǔn)確度高。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種飛行器星敏感器與捷聯(lián)慣組安裝誤差 的室內(nèi)測(cè)量方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] S1、建立中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，所述中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系原點(diǎn)0 "與慣組坐 標(biāo)系〇tXtYtZt原點(diǎn)0t重合，0 平面位于當(dāng)?shù)厮矫鎯?nèi)，0A軸方向沿飛行器縱向方向， OJm軸方向通過(guò)第一經(jīng)煒儀與捷聯(lián)慣組棱鏡準(zhǔn)直，根據(jù)右手法則確定OmZm軸方向；
[0007] S2、計(jì)算捷聯(lián)慣組在中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系下的姿態(tài)矩陣?
[0008]
[0009] 其中，θ，φ，φ分別為慣組坐標(biāo)系下的俯仰角、滾動(dòng)角和偏航角；
[0010] 偏航角
$中/2、為飛行器坐標(biāo)系中的加 速度矢量在X、y軸的分量，g為重力加速度；
[0011]S3、采集第二經(jīng)煒儀模擬的星矢量ΟΑΥΑ坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值（Xi，Yi，ZJ，所述第 二經(jīng)煒儀的觀測(cè)鏡頭在星敏感器的視場(chǎng)中央，并與第一經(jīng)煒儀準(zhǔn)直；采集CCD上對(duì)應(yīng)像素 點(diǎn)在星敏感器測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值（Ul，Vl)，根據(jù)
求解系數(shù)矩罔
1?用系數(shù)矩陣P計(jì)算星敏感器的測(cè) 量坐標(biāo)系在中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系OJJmZm中的姿態(tài)矩陣
其中
*Pi、p2、p3為系數(shù)矩陣 P中的元素組成的矩陣，

Sx為(XD橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)之間的比例系數(shù)；
[0012] S4、解算星敏感器測(cè)量坐標(biāo)系在捷聯(lián)慣組坐標(biāo)下的轉(zhuǎn)換矩陣
，根 據(jù)所述轉(zhuǎn)換矩陣Cf確定星敏感器的測(cè)量坐標(biāo)系上各軸與捷聯(lián)慣組坐標(biāo)系各軸的投影關(guān) 系，獲得星敏感器與捷聯(lián)慣組的安裝誤差。
[0013] 總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的 技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：
[0014] 本發(fā)明首先建立一個(gè)中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，通過(guò)中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系實(shí)現(xiàn)慣組坐標(biāo)系的姿 態(tài)和星敏感器的測(cè)量坐標(biāo)系姿態(tài)通過(guò)這個(gè)統(tǒng)一的中間坐標(biāo)系建立聯(lián)系，有利于兩者之間安 裝誤差的直接測(cè)量；
[0015] 利用經(jīng)煒儀在該中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系下建立星敏感器目標(biāo)矢量，無(wú)需進(jìn)行室外觀星， 從而方便了工程應(yīng)用過(guò)程中依賴天氣和大型載體轉(zhuǎn)運(yùn)等方面的工程實(shí)際問(wèn)題，降低了工程 實(shí)施成本，提高工作效率；
[0016] 通過(guò)目標(biāo)矢量投影解算星敏感器測(cè)量坐標(biāo)系在中間坐標(biāo)系中的姿態(tài)，最終建立捷 聯(lián)慣組和星敏感器測(cè)量坐標(biāo)系之間的姿態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系，得到星敏感器與捷聯(lián)慣組之間的安裝 誤差矩陣，測(cè)試過(guò)程中避免了傳統(tǒng)技術(shù)中通過(guò)引入當(dāng)?shù)亟?jīng)煒度和時(shí)空同步轉(zhuǎn)換關(guān)系，也無(wú) 需通過(guò)輔助設(shè)備建立特定的以北向?yàn)榛鶞?zhǔn)的地理坐標(biāo)系，無(wú)需在工程實(shí)際中移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)體 積龐大或無(wú)法移動(dòng)的載體，可在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量，方便快捷，準(zhǔn)確度高。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是本發(fā)明方法流程示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明星敏感器與慣組安裝示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明各測(cè)量坐標(biāo)系示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0021] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種飛行器星敏感器與捷聯(lián)慣組安裝誤差測(cè)量方法，方 法包括以下步驟：
[0022] S1、建立中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系所述中間轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系原點(diǎn)0"與慣組坐標(biāo)系 0txtYtzt原點(diǎn)〇t重合，ο 平面位于當(dāng)?shù)厮矫鎯?nèi)，〇 軸方向沿飛行器縱向方向；〇Λ軸 方向通過(guò)第一經(jīng)煒儀Ai與捷聯(lián)慣組棱鏡準(zhǔn)直，并設(shè)定此時(shí)方位角Φ=0,根據(jù)右手法則確 定〇mZm軸方向。各測(cè)量坐標(biāo)系示意圖如圖2所示。
[0023]S2、解算捷聯(lián)慣組在所述坐標(biāo)系下的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，具體實(shí)現(xiàn)方式為：
[0024] 采集捷聯(lián)慣組在靜基座條件下的輸出，利用加速度計(jì)測(cè)定的重力加速度矢量來(lái)計(jì) 算捷聯(lián)慣組在坐標(biāo)系下的姿態(tài)角。由慣導(dǎo)的基本方程：
[0025]
(1)
[0026]其中，
[0027] 為捷聯(lián)慣組輸出的加速度矢量；
[0028] 地球角速度矢量；
[0029] 相對(duì)于地球角速度的角速度矢量；
[0030] ^相對(duì)速度矢量；
[0031] 相對(duì)加速度矢量；
[0032] #6力加速度矢量。
[0033] 在靜基座條件下
于是有：
[0034]
……(2)