基於在軌測量誤差補償的衛星高精度姿態確定方法研究

《基於在軌測量誤差補償的衛星高精度姿態確定方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由矯媛媛擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於在軌測量誤差補償的衛星高精度姿態確定方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：矯媛媛
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

衛星運行過程中受到各種在軌環境因素的影響，使得敏感器實際輸出數據的精度遠遠低於地面測試的測量精度。為實現高精度姿態確定，需要綜合考慮各種在軌環境因素影響，本項目針對在軌衛星姿態測量中存在周期性誤差、乘性噪聲以及不確定性模型誤差的實際問題，通過測量數據特性分析、不確定性誤差建模、數據維數約簡及最優估計理論的研究，採用直接補償與間接抑制兩種思路，設計適於處理在軌衛星複雜測量誤差的高精度姿態確定方法，並對設計的新方法的姿態確定效果進行評估。具體內容包括：敏感器測量誤差影響機理與誤差特性分析，基於協方差約束的高精度衛星姿態確定方法，基於數據維數約簡的高精度衛星姿態確定方法，基於精度回響函式的姿態確定效果評估。課題的研究能夠為實現高精度姿態控制及高分辨成像、高精度測繪等衛星套用提供理論和技術支撐，具有重要的現實意義。

結題摘要

本項目針對高分辨成像、立體測繪等衛星的在軌高精度姿態確定需求背景，考慮到敏感器在軌姿態測量誤差複雜的問題，採用物理分析、數學建模、實驗驗證的思路，獲得保證在軌衛星高精度姿態確定性能的理論和方法。首先，通過基於特徵關聯的維數約簡理論的研究，提出了敏感器在軌姿態測量誤差影響機理與誤差特徵提取方法，精化了星敏感器測量誤差模型，提高星敏感器測量輸出數據模型的準確性與實用性；進而,在建立的模型基礎上，基於最優估計理論，提出削弱敏感器在軌姿態測量誤差影響的姿態確定新方法，提高在軌衛星姿態確定精度；並通過對姿態確定“逆問題”的研究，建立各種誤差因素與衛星姿態確定精度之間影響關係的姿態確定精度回響函式，進行姿態確定效果評估，並為在軌衛星高精度姿態測量方案設計與姿態確定技術起反饋作用，實現姿態確定的閉環研究模式。本項目的研究工作是高解析度成像、高精度測繪、深空探測等衛星套用的重要基礎和關鍵技術，為提高現代化聯合作戰中的偵察、監視和戰場態勢評估等方面能力提供重要的技術支撐。基於上述成果，項目組完成了原定研究計畫了目標，共發表（含錄用）學術論文10篇，其中SCI檢索6篇，EI檢索3篇。申請國家發明專利及國防專利5項。培養碩士研究生3人。