买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：中国人民解放军火箭军研究院科技创新研究中心

摘要：本发明公开一种基于可观性分析的星光折射导航观星方案优化设计方法，包括：根据给定的观星时长和星敏感器调姿准备时长，计算出观星次数上限；加载预存储的飞行器标准轨迹，基于所述观星次数上限确定出每个观星时段开始时间的搜索上限、搜索下限，得到搜索的线性约束，根据所述搜索的线性约束，生成每个观星时段的开始时间和观星时对应的偏航角；最后，以所述每个观星时段的开始时间和观星时对应的偏航角为优化变量，构建目标函数，运行优化算法，确定使所述目标函数达到最大时每个观星时段的开始时间和对应的偏航角。本发明通过以观星开始时刻和偏航角为优化变量，形成以折射星观测性能为优化指标的观星方案，有利于提高星光折射的导航精度。

主权项：1.一种基于可观性分析的星光折射导航观星方案优化设计方法，其特征在于，包括：1根据给定的观星时长和星敏感器调姿准备时长，计算出观星次数上限；根据给定的观星时长Δtobs和星敏感器调姿准备时长Δtatt，计算出观星次数上限k，其中 其中T是可观星时长，即飞行器在适合观星高度的飞行时长；2加载预存储的飞行器标准轨迹，基于所述观星次数上限确定出每个观星时段开始时间的搜索上限、搜索下限，得到搜索的线性约束；每个观星时段的开始时间为t1，t2，…，tn和观星时对应的偏航角为α1，α2，...，αn，其中开始时间的搜索上限设置为：[T-Δtobs-n-1Δtatti+Δtobs，T-Δtobs-n-2Δtatti+Δtobs，……，T-Δtobs]搜索下限设置为：[0，Δtobs+Δatti，……，n+1Δtobs+Δtatti]；搜索的线性约束为： 3根据所述搜索的线性约束，生成每个观星时段的开始时间和观星时对应的偏航角；以所述每个观星时段的开始时间和观星时对应的偏航角为优化变量，构建目标函数，运行优化算法，确定使所述目标函数达到最大时每个观星时段的开始时间和对应的偏航角；a根据所述线性约束，生成一组观星开始时间t10，t20，...，tn0和偏航角α10，α20，...，αn0，提取观星时段的所有时刻及其对应的地心惯性坐标系内的位置矢量r和速度矢量v；b确定出观星时段内可观测的折射星；在观星时段内第i时刻，飞行器的位置矢量为ri，恒星在发惯系中的单位方向矢量为e，则第j颗恒星的星光矢量-ej与飞行器位置矢量ri的夹角θi，j可以表示为：θi，j＝arccos-ej·ri2飞行器与星光矢量允许的最小与最大夹角分别为： 式中，ρmin、ρmax为事前给定的最小与最大距离，Re为地球平均半径；若θmin＜θi，j＜θmax，利用下式迭代求解出折射角ar： 式中，h0为标准高度；H为密度标尺高度；ρ0为h0高度处的大气密度；kγ可通过下式计算得到： 其中，γ是光线波长的倒数；利用式6计算视高度ha： 当20000≤ha≤50000，该颗恒星标记为可被精确观测的折射星；折射后的星光单位方向矢量e′j可表示为： 重复确定出每个观星时段开始时间的搜索上限、下限以及约束，确定出每一观星时刻的折射星恒星编号以及折射星光单位方向矢量e′j；c确定出可在星敏感器像平面上成像的折射星；偏航角β可表示为： 式中，a为像平面的边长；f为星敏感器的焦距；记各次观星的偏航角为α，由此计算出发惯系到星敏感器坐标系的转换矩阵 根据和e′，可以得到星敏感器坐标系中的折射星光单位矢量e′s 从而，折射星光的像素坐标p可以表示为 式中，ns为星敏感器光轴在星敏感器坐标系中的单位方向矢量，如果p中x、y轴方向坐标值px、py小于a，则折射星光可在星敏感器像平面上成像；重复运行优化算法，找到使目标函数达到最大时每个观星时段的开始时间和对应的偏航角，确定出每一观星时刻中可观测的折射星恒星星号以及折射星光单位方向矢量e′；d计算观星时刻的费雪信息矩阵Fi；记i-1时刻到i时刻的状态转移矩阵为Φi，i-1，则费雪信息矩阵的时间更新表示为： 式中，Fi-1为i-1时刻的费雪信息矩阵；σar是星敏感器的测角精度，则折射角的测量噪声方差阵可表示为：Rar＝σ2ar14通过下式计算出视高度的测量噪声方差阵：Rha＝[rscosar+θij]Rar15测星时刻的观测矩阵可以表示为： 式中，rs＝|ri|；记Ri＝Rha，结合式13、15和16可以得到费雪信息矩阵的测量更新： 迭代计算Fi至弹道的最后一个时刻，利用Fi-1的对角线元素f11、f22、f33，构建目标函数： 搜索目标函数的最大值，并输出对应的观星开始时间[t1，t2，...,tn]max和对应的偏航角[α1，α2，...，αn]max；e生成观星方案：观星时段分别是[t1t1＋Δtobs]、[t2t2+Δtobs]…[tntn+Δtobs]，对应的偏航角是[α1，α2，...，αn]max。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国人民解放军火箭军研究院科技创新研究中心 基于可观性分析的星光折射导航观星方案优化设计方法