天文定姿中太阳系内天体视位置计算

天体视位置是进行天文定姿的必备数据,目前视位置计算的研究多基于地面和海上,天基平台的发展需进一步研究。介绍了星上视位置转换原理,推导各种位置改正公式,基于新天文参考框架建立一种太阳系内天体视位置计算模型,可计算任意时刻天体的地心视位置和站心视位置。与天文年历地心视位置相比,类木行星的赤经差值在10 ms以内,赤纬差值在220 mas以内;与STK仿真的站心视位置相比,赤经差值在0.15 s以内,赤纬差值在2″以内。实验表明,该模型可以正确计算测瞬太阳系内天体的视位置,其精度满足天文定姿的需求。

星点亚像元细分定位精度分析

星点的精确定位为后续的导航解算提供数据支撑。基于高斯分布原理进行星点模拟,为星点定位提供图像数据。分别介绍了质心法和高斯曲面拟合法的亚像元细分定位原理,并研究系统误差、随机噪声、分割阈值、星等和星点坐标分布5个因素对星点定位精度的影响,分析两种方法的异同点。对模拟的星点进行定位分析发现,星点距离参考点越远定位误差越大,定位精度随噪声增大而降低。实验表明,相比高斯曲面拟合方法,质心法具有更好的实用性,其定位精度对星点的像元信息依赖性较小。

地球定向参数对天文定位定向的影响分析

在天文定位定向中需要用到地球定向参数的预报值,实现地心地固坐标系和地心惯性坐标系之间的相互转换,但在实时解算时,无法获得最新的地球定向参数值,研究地球定向参数预报误差将有助于提高天文解算精度。介绍了天文定位定向原理,对地球定向参数在其中的应用进行了研究,并分别分析了地球定向参数短期和长期预报值的精度,以及参数预报误差对天文定位定向的影响。结果表明,一等天文测量中纬度和方位角的解算可采用365d地球定向参数预报值,经度的解算需要进行每季度预报数据的更新。以上结论在天文导航和天文测量中有较好的借鉴意义。

天文定姿中星图仿真研究

为测试和评估星敏感器性能,提出一种航天器上星敏感器成像的仿真方法。建立基于航天器平台的恒星视位置计算模型,利用星点模型在天球上绘制出全天星图,通过星敏成像原理完成任意姿态下的视场转换。使用OpenGL的透视投影功能自动成像可见星,省略导航星搜索环节,提高仿真效率。仿真使用的视位置计算模型更精确,星点模型弥散效果更好,提高了星点亚像元细分定位的精度。仿真结果表明,星点定位标准差在0.023像素以内,在32°视场内,星间角距误差较低,仿真效果逼近真实星空。

抗差估计在局域网时间同步与保持中的应用

针对局域网时间同步软硬件方法各自存在的不足,介绍局域网时间同步模型及抗差估计的原理,建立时间比对模型,提出利用抗差估计进行局域网时间同步的新方法,并通过时钟保持策略降低CPU开销,分别用最小二乘平差法和抗差估计法对实测数据进行处理,分析两者的精度差异。实验结果表明,该同步方法硬件配置简单,能有效抑制网络延迟影响,系统稳定性好,同步精度高。

天文定姿恒星视位置解算及更新算法

恒星视位置为航天器天文定姿提供矢量信息,是星敏感器工作必备数据。针对天基恒星视位置由于受航天器光行差影响,与地心视位置有角秒量级的差别这一问题,该文基于新天文参考框架建立一种实用天基恒星视位置计算模型,该模型可计算恒星的地心视位置和站心视位置。与天文年历恒星视位置对比,赤经的差值在40ms以内,赤纬的差值在120mas以内,验证了模型的准确性。利用STK仿真轨道数据解算站心视位置,通过分析两种视位置差别提出一种定姿跟踪模式下视位置更新算法,该算法一周内精度可保持在0.6″以内。实验表明:视位置计算模型准确性高、速度快,可满足定姿初始捕获时间要求,更新算法长时可靠,提高了定姿的计算效率。