顾及温度效应改正的多星敏感器角速度重建方法

P223; 高精度卫星姿态控制是卫星重力数据预处理的重要环节.地球重力场和海洋环流探测(GOCE)卫星搭载的关键荷载星敏感器在低轨运行状态中,不可避免地受到空间环境的温度变化影响,导致星敏感器视轴夹角(IBA)存在2"～14"偏移,直接影响卫星姿态的精度.定量分析温度效应对卫星姿态的影响,精确测定卫星角速度,是卫星数据预处理流程中的重要环节,直接影响高精度重力梯度分量构建的精度.本文基于GOCE卫星任务的特性,构建了一种多星敏感器联合姿态四元数的温度效应改正方法,包括星敏感器之间的相对姿态偏移量构建为温度相关线性函数,结合星敏感器各轴的精度差异建立加权矩阵,依据最小二乘原理...

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Published in测绘学报 Vol. 53; no. 9; pp. 1748 - 1760
Main Authors 胡丹怡, 吴云龙, 肖云, 仇越, 吴晓辉, 钟玉龙
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院,湖北武汉 430074 16.10.2024
地理信息工程国家重点实验室,陕西西安 710054%航天东方红卫星有限公司,北京 100094%中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院,湖北武汉 430074
华中科技大学精密重力测量研究设施,湖北武汉 430074%中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院,湖北武汉 430074
中国地质大学(武汉)区域生态过程与环境演变湖北省重点实验室,湖北武汉 430074%西安测绘研究所,陕西西安 710054
Subjects
attitude quaternion
视轴夹角
Hermite超曲面内插
Hermite hypersurface interpolation
star tracker
温度效应
星敏感器
姿态四元数
inter-boresight angles
temperature effect
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ISSN1001-1595
DOI10.11947/j.AGCS.2024.20240093

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Summary:P223; 高精度卫星姿态控制是卫星重力数据预处理的重要环节.地球重力场和海洋环流探测(GOCE)卫星搭载的关键荷载星敏感器在低轨运行状态中,不可避免地受到空间环境的温度变化影响,导致星敏感器视轴夹角(IBA)存在2"～14"偏移,直接影响卫星姿态的精度.定量分析温度效应对卫星姿态的影响,精确测定卫星角速度,是卫星数据预处理流程中的重要环节,直接影响高精度重力梯度分量构建的精度.本文基于GOCE卫星任务的特性,构建了一种多星敏感器联合姿态四元数的温度效应改正方法,包括星敏感器之间的相对姿态偏移量构建为温度相关线性函数,结合星敏感器各轴的精度差异建立加权矩阵,依据最小二乘原理得到最优姿态四元数重建角速度.同时,在原始姿态数据的解算中,构建一种对数四元数Hermite超曲面内插方法进行数据优化处理.研究结果表明,改正后的星敏感器姿态四元数计算出的IBA与参考框架信息对比无明显偏移.且经过温度效应改正后,星敏感器各轴角速度噪声水平大幅下降了约两个量级,精度达到10-10 rad·s-1,显著提高了角速度重建的精度,各轴角速度精度保持良好一致性.基于本文方法计算得到的重力梯度迹的功率谱密度,在整个频域内有较为明显的改善.
ISSN:1001-1595
DOI:10.11947/j.AGCS.2024.20240093