第31卷第9期宇航学报Vo1．31N0．92010年9月JournalofAstronauticsSeptember2010星敏感器光轴测量的锥面误差模型及其应用矫媛媛，周海银一，李新娜，王炯琦，潘晓刚(1．国防科技大学理学院数学与系统科学系，长沙410073；2．空间智能控制技术国家级重点实验室，北京100190；)摘要：星敏感器是卫星高精度姿态测量系统中的重要器件，根据其测量可以建立不同形式的星敏感器测量模型，准确分析测量模型中测量误差的特性是保证卫星姿态确定精度的重要条件。本文针对广泛采用的星敏感器光轴矢量测量方程，从几何角度出发，结合实际情况，提出了一种新颖的星敏感器光轴测量的锥面误差模型。在两个锥面参数分别服从一定的概率分布的条件下，对测量误差特性进行了深入分析，确定出新的测量误差协方差矩阵。上述研究能够在不增加算法计算量的前提下，从新的角度，更为直观地建立了星敏感器光轴矢量测量模型。最后在仿真实验中，将新的锥面误差测量模型应用于基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的姿态确定方法中，结果表明了利用该测量模型进行姿态确定的有效性。关键词：星敏感器；锥面误差模型；测量误差特性；姿态确定中图分类号：V448．2文献标识码：A文章编号：1000—1328(2010)09-2138-07DOI：10．3873／j．issn．1000—1328．2010．09．012ConeMeasurementErrorModelofStar．sensor’SOpticAxisandItsApplicationJIA0Yuan．yuan，ZHOUHal—yin'，LIXin—na，WANGJiong．qi，PANXiao．gang(1．DepartmentofMathematicsandSystemScience，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China；2．NationalLaboratoryofSpaceIntelligentControl，Beijing100190，China)Abstract：Starsensorisoneofthemostimportantseusorsinsatelliteattitudemeasurementsystem．Therearedifferentkindsofstarsensor’Smeasurementmodelsinapplication．andtheexactmeasurementerrormodelisessentialfortheaccu—racyofattitudedetermination．Inthispaper，aconemeasurementerormodelformeasurementvectorofstarsensor’Sopticaxisisestablishedbasedonthereasonableassumption．Accordingtotheconeparameters，thecharacteristicsofthemeas—urementerroriSanalyzedandthenewmeasurementerror’SvariancematrixiSderived．Themeasurementmodelofopticax—isisconstructedintuitivelybythenewconemeasurementerormode1．andthecomputationaleffortiSnotincreased．Insimulationexperiments，thenewconemeasurementerormodelisemployedintheEKFbasedattitudedeterminationmeth—od．Resultsshowthevalidityofthenewmeasurementmode1．Keywords：Starsensor；Conemeasurementerormodel；Characteristicsofmeasurementeror；Attitudedetermination量模型和基于角度的测量模型。一般情况下，0引言前者模型形式较为复杂，但是其从物理机理出发，计在高精度卫星姿态确定中，星敏感器以其高精算精度较高；后者多是在矢量坐标基础上经转化计度的测量性能成为普遍采用的姿态测量敏感器，如算及近似处理后得到的，模型形式较为简单，常适用何分析测量模型中测量误差的特性对卫星姿态确定于对姿态精度要求不高的情况。精度有重要的影响。实际使用过程中，根据精度要(1)基