基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法 被引量：8

1

作者 张同双 钟德安 +2 位作者 李晓勇 冯鸿奎 杨磊 《电讯技术》 北大核心 2011年第8期11-15,共5页

在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5″,水平误差解算精度优于0.1... 在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析。仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5″,水平误差解算精度优于0.15″。该方法解决了动态条件下惯导姿态误差实时标定的技术难题,对提高惯导姿态测量精度和测量船外测精度具有重要意义。 展开更多

关键词 航天测量船 惯性导航系统 姿态误差 递推最小二乘 动态标定

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航天测量船INS／GPS／DVL组合导航系统容错滤波方法 被引量：8

2

作者 张同双 陈锋 +1 位作者 李晓勇 冯鸿奎 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第5期21-23,共3页

具有良好的容错性是航天测量船INS／GPS／DVL组合导航系统的基本要求。基于联邦卡尔曼滤波设计思想,在改进的无复式(No-Reset)卡尔曼滤波体系结构的基础上,设计了残差x2检验法实现组合导航系统的故障检测和隔离。该方法可以有效地对突... 具有良好的容错性是航天测量船INS／GPS／DVL组合导航系统的基本要求。基于联邦卡尔曼滤波设计思想,在改进的无复式(No-Reset)卡尔曼滤波体系结构的基础上,设计了残差x2检验法实现组合导航系统的故障检测和隔离。该方法可以有效地对突变型故障进行检测与重构。仿真结果表明,对于GPS分系统的突变故障和慢变故障的检测与重构时间为6．12s,而对DVL速度突变故障检测与重构时间为1．08s,确保了联邦滤波的稳定性和高精度。 展开更多

关键词 组合导航系统 残差检验法 卡尔曼滤波 容错设计

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基于星敏感器指向的船载雷达轴系误差分离模型 被引量：6

3

作者 张同双 钟德安 +2 位作者 潘良 焦宏伟 王二建 《电讯技术》 北大核心 2015年第5期516-521,共6页

针对现有船载雷达动态标校方法的不足,提出了一种基于星敏感器的船载雷达轴系误差标校方法。该方法以精确的星敏感器地平指向为比对基准,解算船载雷达的轴系误差。设计了基于星敏感器的船载雷达动态标校方案,分析了船摇测量误差对雷达... 针对现有船载雷达动态标校方法的不足,提出了一种基于星敏感器的船载雷达轴系误差标校方法。该方法以精确的星敏感器地平指向为比对基准,解算船载雷达的轴系误差。设计了基于星敏感器的船载雷达动态标校方案,分析了船摇测量误差对雷达测角精度的影响,推导了天线座垂向变形引起的雷达测角误差修正模型。根据测量目标的不同,分别建立了联合测星与跟踪目标时的船载雷达轴系误差分离模型。最后通过联合测星试验对轴系误差分离模型进行了验证。试验结果表明,利用动态标校成果修正后的船载雷达方位、俯仰系统残差分别为3″和9″,随机残差分别为40″和45″,满足雷达轴系误差标定要求,具有较高的实用价值。 展开更多

关键词 船载雷达 星敏感器 轴系误差 动态标定 误差分离

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基于MLE算法的海上角度交会测量方法及其精度分析 被引量：4

4

作者 张同双 傅敏辉 +2 位作者 钟德安 郭敬明 王二建 《电讯技术》 北大核心 2013年第8期1033-1038,共6页

针对我国现有测量船单站REA测量体制精度相对较低的问题,提出了基于光电经纬仪的海上角度交会测量方法。介绍了角度交会测量原理和设备布站原则,构建了AE-AE异面交会测量系统,设计了基于MLE(Maximum Likelihood Estimation)算法的海上... 针对我国现有测量船单站REA测量体制精度相对较低的问题,提出了基于光电经纬仪的海上角度交会测量方法。介绍了角度交会测量原理和设备布站原则,构建了AE-AE异面交会测量系统,设计了基于MLE(Maximum Likelihood Estimation)算法的海上角度交会测量算法和船摇修正方法,仿真分析了船体姿态测量误差、设备测角误差以及站址定位误差等的影响。仿真结果表明,站址测量误差是海上角度交会测量的最主要误差源,船体姿态测量误差和设备测角误差对海上角度交会测量精度有一定的影响,当船体水平姿态测量误差优于20″、航向测量误差优于30″、设备测角误差优于20″、站址测量误差优于1 m时,海上角度交会测量精度可达1 m。该法解决了动态条件下的飞行目标高精度测量技术难题,为后续工程设计奠定了基础。 展开更多

关键词 航天测量船 REA测量体制 光电经纬仪 交会测量 异面交会 交会角

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航天测量船无线电测量设备方位零位标校新方法 被引量：6

5

作者 张同双 李晓勇 +1 位作者 钟德安 冯鸿奎 《电讯技术》 2008年第6期30-34,共5页

分析了传统航天测量船无线电测量设备方位零位标校方法的优缺点,提出了一种不需大地测量的新标校方法,推导了计算公式,并对标校精度进行了系统分析。标校结果显示,该方法与传统方法相比,标校误差在3″以内,完全满足标校精度要求,且周期... 分析了传统航天测量船无线电测量设备方位零位标校方法的优缺点,提出了一种不需大地测量的新标校方法,推导了计算公式,并对标校精度进行了系统分析。标校结果显示,该方法与传统方法相比,标校误差在3″以内,完全满足标校精度要求,且周期短、协调量小,可节省大量的经费。本标校方法可以进一步扩展到其它项目的标定。 展开更多

关键词 航天测量船 无线电测量设备 方位零位 标校方法

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船用星敏感器姿态测量误差建模与仿真分析 被引量：4

6

作者 张同双 钟德安 +2 位作者 潘良 王二建 郭敬明 《电讯技术》 北大核心 2014年第2期218-223,共6页

为提高船用星敏感器姿态测量精度,对星敏感器船体姿态测量误差模型进行了理论分析。首先针对船用星敏感器的使用环境构建了船用星敏感器观测模型,然后推导了基于角度测量的船用星敏感器误差模型,最后仿真分析了星敏感器地平滚动角测量... 为提高船用星敏感器姿态测量精度,对星敏感器船体姿态测量误差模型进行了理论分析。首先针对船用星敏感器的使用环境构建了船用星敏感器观测模型,然后推导了基于角度测量的船用星敏感器误差模型,最后仿真分析了星敏感器地平滚动角测量误差、安装角度对船体姿态测量精度的影响。误差模型与仿真结果表明,星敏感器地平姿态测量误差、安装角度标定误差以及安装布局等是影响船体姿态测量精度的主要因素,其中当星敏感器地平滚动角测量误差为100″时,船体姿态测量误差最大可达112″;安装布局对船体姿态测量精度有一定的影响,其中船体姿态测量误差随安装方位角的变化而呈周期性振荡趋势,纵摇测量误差随安装仰角的增加而增大;当星敏感器沿艏艉线方向安装时,航向测量误差随安装仰角的增加而增大,当沿垂直于艏艉线方向布局时,横摇测量误差随安装仰角的增加而增大。 展开更多

关键词 船体姿态 星敏感器 观测模型 误差模型

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基于三角形周长的暗星全天球自主快速识别

7

作者 张同双 周海渊 +1 位作者 钟德安 郭敬明 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期57-62,共6页

随着星敏感器极限探测星等能力的提高,导航星暗星数目及识别特征库急剧增加,造成星图识别耗时长,误匹配率高。通过介绍传统的三角形星图识别算法原理及不足,结合主星识别算法思想,以主星对星角距和周长为识别特征,提出了一种基于三角形... 随着星敏感器极限探测星等能力的提高,导航星暗星数目及识别特征库急剧增加,造成星图识别耗时长,误匹配率高。通过介绍传统的三角形星图识别算法原理及不足,结合主星识别算法思想,以主星对星角距和周长为识别特征,提出了一种基于三角形周长的暗星全天球自主快速识别算法。由于9.0Mv全天球导航特征库的构建过于繁琐,为了提高运算速度,采用NVIDIA图像处理器(GPU)并行计算架构,通过CUDA计算比CPU获得了20倍以上的加速。对特征库按周长构造了散列函数,分段存储成若干个子块。识别过程中,对观测三角形周长采用哈希查找法实现子块的快速定位,星角距的识别只在相应的子块内进行,提高了识别速度,增加了识别成功率。用实拍星图分别对基于星角距和周长特征的识别算法进行了验证,实验表明,两种算法均能实现9Mv星的识别,平均识别时间分别为37.7123 s和2.0422 s,后者具有明显的优势,能够大大提高星敏感器的数据更新率。 展开更多

关键词 星敏感器 星图识别 导航星 三角形周长 并行计算

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改进型χ~2检验法在航天测量船组合导航系统中的应用

8

作者 张同双 周朝猛 +2 位作者 李晓勇 冯鸿奎 黄晓娟 《遥测遥控》 2007年第S1期218-222,共5页

高可靠性是航天测量船组合导航系统的基本要求。文中分析了残差χ2检验法和状态χ2检验法的优缺点,提出一种改进型状态递推算法和残差χ2检验法的组合算法。仿真结果表明,该方法提高了故障检测灵敏度,进而提高了系统的安全性和可靠性。

关键词 组合导航系统 故障检测法 χ2检验法 残差χ2检验法

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航天测量船船摇数据特性分析 被引量：17

9

作者 李晓勇 张忠华 +1 位作者 张同双 康德勇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第3期27-30,41,共5页

简要介绍了远望号航天测量船船摇数据,分析了船摇数据对船载外测数据的影响,重点对船摇数据的一些基本规律和特性进行了初步分析。

关键词 海上测量 船摇数据 特性分析 船摇周期

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基于TDC的GPS驯服恒温晶振系统设计 被引量：7

10

作者 陆加海 张同双 +2 位作者 陶小红 陈浩谦 李春海 《电讯技术》 北大核心 2011年第12期113-116,共4页

为满足测控系统对高精度时间频率的要求,设计了一种基于时间数字转换器(TDC)的驯服恒温晶振系统。使用GPS对恒温晶振进行实时校准,获得了高精度的频率信号。通过TDC测量时差数据计算得到恒温晶振的频率准确度,其时差测量精度达到250 ps... 为满足测控系统对高精度时间频率的要求,设计了一种基于时间数字转换器(TDC)的驯服恒温晶振系统。使用GPS对恒温晶振进行实时校准,获得了高精度的频率信号。通过TDC测量时差数据计算得到恒温晶振的频率准确度,其时差测量精度达到250 ps。采用优化的递推平均滤波算法对时差数据进行滤波处理,消除了GPS秒信号抖动引入的干扰,缩短了频率驯服时间,频率驯服精度优于3×10-11。 展开更多

关键词 测控系统 时间频率系统 时间同步 时间数字转换器 GPS驯服 恒温晶振

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基于双星敏感器的船体姿态测量系统设计 被引量：7

11

作者 郭敬明 何昕 +1 位作者 魏仲慧 张同双 《光电子技术》 CAS 北大核心 2014年第1期5-10,20,共7页

提出了一种基于双星敏感器的船体姿态测量系统。本系统采用两台大视场高精度CCD星敏感器,一台指向船艉,一台指向左舷,组合定姿达到提高横摇角测量精度的目的。选用TH7888A作为CCD传感器,成像后经实时图像处理器提取星点目标位置、灰度... 提出了一种基于双星敏感器的船体姿态测量系统。本系统采用两台大视场高精度CCD星敏感器,一台指向船艉,一台指向左舷,组合定姿达到提高横摇角测量精度的目的。选用TH7888A作为CCD传感器,成像后经实时图像处理器提取星点目标位置、灰度信息传给数据处理计算机,通过星图识别、姿态确定获取地心惯性坐标系下视轴指向,经岁差、章动、极移、船位、蒙气差等修正,获得惯导地平系下姿态矩阵。依据标定的星敏感器与甲板坐标系安装矩阵,解算船体姿态角,将两台星敏感器解算的姿态角进行融合,达到获取三个高精度船体姿态角的目的。实验表明,该系统航向、纵摇及横摇测角精度分别达到8.46″、7.16″及5.11″,测量精度高、自主性强且能不随时间漂移。 展开更多

关键词 航天测量船 船体姿态 双星敏感器 组合定姿 安装矩阵

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基于星体测量的惯导水平姿态标定技术 被引量：3

12

作者 周朝猛 朱伟康 +3 位作者 张同双 李晓勇 冯鸿奎 卢鲁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期253-257,共5页

水平姿态误差标定是提高测量船惯性导航系统精度的重要手段。传统的水平精度标定一般只能在实验室或坞内等静态条件下通过高精度水平仪来实现。针对动态条件下水平作差、平台旋转及经纬仪方位俯仰信息联立求解等标定方法存在标定条件苛... 水平姿态误差标定是提高测量船惯性导航系统精度的重要手段。传统的水平精度标定一般只能在实验室或坞内等静态条件下通过高精度水平仪来实现。针对动态条件下水平作差、平台旋转及经纬仪方位俯仰信息联立求解等标定方法存在标定条件苛刻、精度相对较低等局限性,提出了一种基于星体测量的惯导水平姿态标定新技术——俯仰脱靶量求解法,推导了计算公式,并对解算精度进行了系统分析。通过惯导精度鉴定及某次试验任务的检验,其解算精度在5.8″以内,具有较高的置信度。该方法解决了惯导水平姿态动态条件下标定的技术难题,为提高惯导水平姿态精度、实战数据的事后处理以及动态条件下加速度计零位标定提供了依据,对提高航天测量船总体测量精度具有重要意义。 展开更多

关键词 星体测量 水平姿态 动态标定 脱靶量

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基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法 被引量：4

13

作者 钟德安 张同双 +1 位作者 冯鸿奎 茅永兴 《电讯技术》 北大核心 2014年第8期1077-1081,共5页

针对动态条件下船载雷达误差修正参数标定困难的问题,提出了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法,该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器测角数据为比对基准。总结了船载雷达标定方法的现状,介绍了基于星敏感器的船载雷达误差... 针对动态条件下船载雷达误差修正参数标定困难的问题,提出了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法,该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器测角数据为比对基准。总结了船载雷达标定方法的现状,介绍了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算原理,推导了船载雷达误差计算公式和误差修正参数解算模型。通过计算雷达相对星敏感器的角度残差,采用最小二乘算法实现了误差修正参数的解算。最后,通过静态与动态试验对该方法进行了验证。试验结果表明,静态条件下,该方法与传统坞内标定结果相比一致性优于15″,动态条件下的一致性优于25″,说明该方法技术上是可行的。 展开更多

关键词 船载雷达 误差修正参数 星敏感器 解算方法 最小二乘算法

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船载星敏感器安装矩阵动态标定方法 被引量：3

14

作者 焦宏伟 郭敬明 +2 位作者 苏绪伟 潘良 张同双 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期7-12,18,共7页

为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤,提高星敏感器安装矩阵标定精度,提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法,将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不... 为简化船载星敏感器安装矩阵标定步骤,提高星敏感器安装矩阵标定精度,提出了一种根据星敏感器测量信息和惯导系统输出信息对星敏感器安装矩阵进行动态标定的方法,将星敏感器安装矩阵的标定过程分解为粗标定和精标定两步。粗标定过程不考虑蒙气差影响,精标定过程根据粗安装矩阵和蒙气差修正模型对星敏感器测量信息进行修正,消除蒙气差影响,实现船载星敏感器安装矩阵的精确动态标定。实验结果表明,该方法经过两次迭代即可得到精确标定结果,不同时段实验结果表明该方法的一致性较好,星敏感器利用安装矩阵标定结果解算的船体姿态数据与惯导数据对比结果表明该方法是正确的。 展开更多

关键词 船载星敏感器 安装矩阵 动态标定 蒙气差

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基于标校经纬仪的测量船坞内标校新方法 被引量：13

15

作者 钟德安 张同双 +1 位作者 李晓勇 冯鸿奎 《无线电工程》 2009年第7期49-52,共4页

光轴漂移和惯性导航设备惯性元件更新维护,是船载无线电测量设备测量精度逐渐下降的主要原因。为此,提出了一种标校新方法,以标校经纬仪测量数据为基准,在甲板系中标定无线电测量设备零位和轴系误差,同时通过坐标系取齐达到消除惯导姿... 光轴漂移和惯性导航设备惯性元件更新维护,是船载无线电测量设备测量精度逐渐下降的主要原因。为此,提出了一种标校新方法,以标校经纬仪测量数据为基准,在甲板系中标定无线电测量设备零位和轴系误差,同时通过坐标系取齐达到消除惯导姿态测量误差的目的。分析表明,该方法完全满足无线电测量设备标校精度要求,具有简便、经济、高效等优点,是保持和提高测量船测量精度的有效途径。 展开更多

关键词 惯性元件 精度 标校 轴系误差 坐标系取齐

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基于恒星观测的船载雷达精度检验方法 被引量：2

16

作者 钟德安 张同双 +1 位作者 冯鸿奎 茅永兴 《电讯技术》 北大核心 2013年第9期1229-1233,共5页

针对传统的船载雷达精度检验方法存在诸如协调量大、不能经常进行的不足,提出了基于恒星观测的船载雷达精度检验方法。该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器观测恒星的数据为比对基准。推导了将星敏感器光轴在J2000.0地心惯性坐标系中... 针对传统的船载雷达精度检验方法存在诸如协调量大、不能经常进行的不足,提出了基于恒星观测的船载雷达精度检验方法。该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器观测恒星的数据为比对基准。推导了将星敏感器光轴在J2000.0地心惯性坐标系中的指向,转换为以船载雷达三轴中心为原点的地平系中指向的公式。针对被跟踪目标在星敏感器中可见和不可见,给出了两种不同的光电偏差修正方法。外场试验结果表明,利用该方法检验雷达精度得到的结果与利用精轨卫星相比,残差小于0.3c,满足对雷达精度检验的要求。该方法不仅可实现雷达精度检验的经常性,也可提高雷达精度检验的实时性和有效性。 展开更多

关键词 船载雷达 精度检验 恒星观测 光电偏差 星敏感器

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新一代航天测量船导航系统信息融合技术 被引量：2

17

作者 冯鸿奎 李晓勇 张同双 《电讯技术》 2007年第3期71-74,共4页

分析了我国航天测量船导航系统的优缺点,提出了一种基于分散化滤波理论的联邦卡尔曼滤波体系结构(FKF),并研究了其最优融合估计算法和实时性。仿真结果表明,它可以有效地提高组合导航系统的精度和容错性能。最终的设计方案已成功应用于... 分析了我国航天测量船导航系统的优缺点,提出了一种基于分散化滤波理论的联邦卡尔曼滤波体系结构(FKF),并研究了其最优融合估计算法和实时性。仿真结果表明,它可以有效地提高组合导航系统的精度和容错性能。最终的设计方案已成功应用于一种航天测量船组合导航系统中。 展开更多

关键词 航天测量船 组合导航 信息融合 联邦卡尔曼滤波 实时性 仿真

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重力异常对航天测量船惯导姿态测量的影响与补偿 被引量：1

18

作者 冯鸿奎 李晓勇 +2 位作者 钟德安 赵李健 张同双 《电讯技术》 北大核心 2012年第9期1465-1468,共4页

分析了重力异常产生的原因,根据有害加速度对于惯导系统的影响,建立了基于重力异常的惯导比力误差方程及姿态误差测量模型。结合航行试验分析了影响与应用效果,试验结果表明,高精度的姿态测量系统中必须考虑重力异常的影响,利用该方法... 分析了重力异常产生的原因,根据有害加速度对于惯导系统的影响,建立了基于重力异常的惯导比力误差方程及姿态误差测量模型。结合航行试验分析了影响与应用效果,试验结果表明,高精度的姿态测量系统中必须考虑重力异常的影响,利用该方法可以基本消除重力异常的影响,部分海域可使惯导姿态精度提高约20″,对提高航天测量船外测精度具有重要意义。 展开更多

关键词 航天测量船 惯导 水平姿态精度 重力异常 补偿方法

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基于浮船坞的航天测量船测量设备标定方法 被引量：1

19

作者 钟德安 张同双 +1 位作者 薛国虎 冯鸿奎 《电讯技术》 北大核心 2010年第4期107-111,共5页

针对浮船坞的技术特点,提出了一种基于浮船坞的动态标定方法。该方法以船艏艉线为方位基准,以船体基准平台为水平基准,根据传统坞内标校原理,设计了标定步骤,推导了计算公式。结果表明,雷达方位零值、俯仰零值随机误差分别约为编码器测... 针对浮船坞的技术特点,提出了一种基于浮船坞的动态标定方法。该方法以船艏艉线为方位基准,以船体基准平台为水平基准,根据传统坞内标校原理,设计了标定步骤,推导了计算公式。结果表明,雷达方位零值、俯仰零值随机误差分别约为编码器测角误差的3倍和2倍,满足标校精度要求。该方法解决了航天测量船动态条件下的标定技术难题。 展开更多

关键词 航天测量船 雷达 浮船坞 动态标定 标校精度

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一种双星敏感器联合确定船体姿态方法 被引量：1

20

作者 潘良 周海渊 +1 位作者 张同双 赵李建 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期334-338,共5页

单星敏感器横滚测量精度偏低会影响航向测量精度,采用双星敏感器联合的方法可以有效提高船姿精度,其中关键是蒙气差修正和联合姿态确定方法。目前蒙气差修正一般采用基于恒星观测矢量的修正方法,联合姿态确定方式一般采用基于双视轴指... 单星敏感器横滚测量精度偏低会影响航向测量精度,采用双星敏感器联合的方法可以有效提高船姿精度,其中关键是蒙气差修正和联合姿态确定方法。目前蒙气差修正一般采用基于恒星观测矢量的修正方法,联合姿态确定方式一般采用基于双视轴指向联合的方法。以上在蒙气差中需要引入初始船体姿态,而且修正迭代解算过程复杂,再者单星敏感器需要识别4颗以上恒星才能获得视轴指向,如果其中一个无法获得视轴指向,双星敏感器无法解算船体姿态。针对上述情况,提出了一种新的双星敏感器联合确定船体姿态的方法,包括基于恒星参考矢量的蒙气差修正方法和基于恒星观测矢量的联合姿态确定方法。基于该方法蒙气差修正不再需要初始船姿,而且在理论上只需双星敏感器各自至少有1颗可识别恒星,即可完成船体姿态角的解算。试验结果表明该方法降低了双星敏感器获取船体姿态角所需的可识别恒星数量限制,提高了双星敏感器获取船体姿态的能力。 展开更多

关键词 双星敏感器 恒星观测矢量 船体姿态 视轴指向

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