1.顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,包括以下步骤:基于卫星测量数据和卫星传感器安装参数计算热环境因子;其中,所述卫星测量数据包括:敏捷卫星姿态测量数据和轨道测量数据;所述热环境因子包括:轨道坐标系下卫星姿态、卫星大地坐标、太阳高度角及方位角和太阳指向参数;
基于星相机和星敏感器的观测数据提取时空低频误差;
对热环境因子进行归一化处理,采用多层感知机网络构建时空低频误差与热环境因子的关系模型,得到补偿后的星敏感器和星相机的姿态数据;其中,多层感知机网络包含输入层、隐藏层和输出层,将归一化处理后的热环境因子作为多层感知机网络的输入,将所述时空低频误差作为多层感知机网络的输出,进行模型训练,建立时空低频误差与热环境因子的关系模型;计算星相机任一测量数据对应的热环境变换因子,将所述星相机任一测量数据对应的热环境变换因子输入关系模型得到时空低频误差补偿值;
基于所述补偿后的星敏感器和星相机的姿态数据,建立多源绝对姿态敏感器数据融合模型;
采用双向动态无迹卡尔曼滤波器,对处理后的陀螺数据和星敏感器星相机融合结果,进行绝对、相对姿态数据融合滤波处理得到高精度姿态数据结果。
2.根据权利要求1所述的顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,获取轨道坐标系下卫星姿态的过程包括:基于所述轨道测量数据获得当前时刻的卫星在地固坐标下的位置和速度;
基于地球自转参数将卫星在地固坐标下的位置和速度进行惯性坐标系转换得到卫星轨道坐标系到惯性坐标系的姿态旋转矩阵;
基于所述卫星轨道坐标系到惯性坐标系的姿态旋转矩阵得到卫星本体到轨道坐标系下的旋转矩阵;
基于所述卫星本体到轨道坐标系下的旋转矩阵计算卫星在当前时刻的偏航角、俯仰角和侧摆角;
基于所述卫星在当前时刻的偏航角、俯仰角和侧摆角表征轨道坐标系下卫星姿态。
3.根据权利要求1所述的顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,基于星相机和星敏感器的观测数据提取时空低频误差的过程包括:基于星敏感器的观测数据构建多星敏感器姿态融合方程,求解所述多星敏感器姿态融合方程得到星敏感器姿态参数;
基于星相机的观测数据构建多星相机姿态融合方程,求解所述多星相机姿态融合方程得到星相机姿态参数;
基于所述星敏感器姿态参数和所述星相机姿态参数得到姿态参数差异;
对所述姿态参数差异进行随机误差滤除处理,提取时空低频误差。
4.根据权利要求3所述的顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,所述时空低频误差包括:偏航角时空低频误差、俯仰角时空低频误差和侧摆角时空低频误差其中,偏航角时空低频误差的表达式为:式
中, 为提取的偏航角时空低频误差, 分别是距离权重因子和误差相似度因子,表示当前时空低频误差数据的索引, 为数据滤波处理的窗口尺寸的大小,ss表示星敏感器,sc表示星相机, 表示偏航角参数差异, 表示当前偏航角参数差异的索引。
5.根据权利要求1所述的顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,所述多源绝对姿态敏感器数据融合模型的表达式为:式中,
是惯性坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵, 是
惯性坐标系到卫星本体坐标系的旋转矩阵对应的三个欧拉角度, 是3*3单位矩阵,分别是星敏感器测量数据确定的卫星本体的X轴、Y轴、Z轴在惯性系下的指向, 分别是星相机经时空低频误差补偿后确定的卫星本体的X轴、Y轴、Z轴在惯性系下的指向。
6.根据权利要求1所述的顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合方法,其特征在于,获取处理后的陀螺数据的过程包括:获取原始高频姿态数据;
对所述原始高频姿态数据依次进行降频处理和交叉验证得到处理后的陀螺数据。
7.顾及多源基准差异的敏捷卫星姿态融合系统,其特征在于,用于实施权利要求1所述的方法,系统包括:热变形因子计算模块,用于根据敏捷卫星的轨道测量数据、姿态测量数据、安装参数以及星历文件,计算姿态数据测量时刻对应的轨道坐标系下卫星姿态、卫星大地坐标、太阳高度角及方位角和太阳指向参数,作为热变形因子输出;
时空低频误差提取模块,用于利用单个星敏感器、星相机原始观测数据,根据多星敏感器姿态确定模型、多星相机姿态确定模型,计算多星敏感器姿态参数、多星相机姿态参数,并计算两类姿态参数的差异,进行滤波处理,获取两类姿态敏感器之间的时空低频误差;
时空低频误差建模及补偿模块,用于根据设置的多层感知机网络,利用归一化后的热变形因子以及去噪提取得到的时空低频误差,进行模型训练得到时空低频误差模型,并对测量数据进行时空低频误差补偿,获取基准统一后的姿态参数;
多源数据融合处理模块,用于将时空低频误差补偿后的多星敏感器、多星相机确定的姿态参数进行融合处理,得到高精度的绝对姿态参数,并采用双向动态无迹卡尔曼滤波器,进行绝对、相对姿态数据融合滤波处理,获取高精度高频率姿态数据结果。