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《中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)》 2018年
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基于天文定位与惯性传感器组合的ATP姿态测量技术研究

史一翔  
【摘要】:随着技术的不断发展和应用需求的不断变化,光电跟踪设备逐渐成为一个融合多领域,多学科的技术产物。天文定位定向技术的应用,使光电跟踪设备的跟踪精度得以进一步提升,让设备的跟踪精度在长时间维持在角秒级内。但天文技术也存在缺陷,其姿态输出频率在百赫兹以内,无法满足特定场合下的应用需求。尤其在地基情况下,天文技术的使用易受大气湍流和天候的影响,当遇到空间弱目标探测或遮挡问题时,低姿态输出频率或将导致跟踪精度下降,甚至造成目标丢失。本课题提出了一种基于天文/惯性的视轴指向姿态测量方案。惯性技术由于其具有强自主性,即在完成初始对准后,其后不再需要外部数据的输入即可完成对姿态高频率的持续测量。天文技术/惯性技术的结合,具有以下两个优点:1、惯性组件采样频率较高,具有良好的动态性,将其与天文定位定向技术结合,可有效提高设备视轴指向姿态数据的更新速率;2、当天文定位定向技术姿态数据输出频率下降时,惯性定姿技术可给出间隔时间内的设备视轴指向的姿态信息;本课题基于惯性定姿技术与天文定姿技术,对光电跟踪系统视轴指向的姿态测量方法进行研究。在学习相关原理的基础上,首先仿真建立了测量器件误差模型,在此基础上,根据姿态解算方法给出视轴指向的姿态信息;其次,开展组合姿态测量技术研究,通过仿真实验对惯性/天文组合定姿方案的可行性进行验证。基于实物平台,进一步对课题方案的有效性进行验证。以二轴光电跟踪设备作为实验平台,将惯性敏感元件捷联到设备的镜筒上,对视轴指向进行测量,解算出相应的姿态角。使用设备对空间目标进行跟踪,记录下惯性姿态数据和天文姿态数据,分别基于简单组合方式和最优估计组合方式对设备视轴指向进行姿态测量,完成了实物平台下组合定姿实验,验证了组合定姿算法的有效性。
【学位授予单位】:中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:V556;TP212

【参考文献】
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