平台式惯性∕星光组合系统斜置对准方法

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1、2011年第l期导弹与航天运载技术No．1201l总第3ll期MISSII。ESANDSPACEVEHICLESSumNo_311文章编号：1004-7182(2011)01-0014-04平台式惯性／星光组合系统斜置对准方法王常虹1，夏刚1，孟倩2(1．哈尔滨工业大学，哈尔滨，150001；2．北京航天控制仪器研究所，北京，100039)摘要：采用星敏感器内置于惯性平台方案的惯性／星光组合系统需要在发射时将星敏感器对准目标恒星．提出一种通过控制平台转位实现恒星射前对准的平台斜置对准方案，并开展相应的误差分析，最后通过试验验证了方案的有效性．关键词：惯性／星光组合系统；星

2、敏感器；加速度计；斜置调平中图分类号：V448．2文献标识码：ATheInclinedAimingSchemeofInertial-StellarIntegratedPlatformWangChanghon91，XiaGan91，MengQian2(1．HarbinInstituteofTechnology，Harbin,150001；2．BeijingAerospaceControlDeviceInstitute，Beijing．100039)Abstract：Itisanecessarysteptoalignthebuilt··instarsensorofanIner

3、tial··Stellarintegratedplatformtotheselectednavigationstar．Inthispaper,aninclinedaimingschemethroughplatformrotationconlrolisprovidedtorealizethepre-launchaiminganderroranalysisisconductedcorrespondingly．Finally,effectivenessoftheschemeisprovedthroughtests．KeyWords：Inertial-stellarintegra

4、tedsystem；Starsensor,Accelerometer；SlantwiselevelingO引言惯性／星光组合导航系统是利用载体飞出大气层后观测的星光信息修正纯惯性导航系统的误差，从而提高组合导航系统的精度。本文所采用的惯性／星光组合导航系统是星敏感器内置于平台台体的组合方式，星敏感器在平台上的安装方式为光轴方向绕平台的2≯轴上仰约20。，由于平台基准在发射后稳定在惯性空间，因此必须根据所选目标恒星的高低和方位信息，在射前通过斜置对准控制平台转位，使星敏感器在发射时刻能够对准目标恒星。平台的斜置对准技术是惯性／星光组合导航系统的关键技术之一，是惯性／星光组合

5、导航系统初始对准的重要组成部分。斜置对准过程包括平台台体的斜置和方位对准两个组成部分，其中台体斜置主要依靠加速度计信息控制，方位对准主要依靠框架角锁定实现。l星光平台坐标定义星光平台采用两框架三轴结构，其框架坐标定义如图1所示。图l平台框架与坐标系定义—聒一内环轴，横滚，旋转角度范围±45。：冶一台体轴，方位，旋转角度无限制；磊一外环轴，俯仰，旋转角度无限制：s_-星敏感器光轴，绕鲈轴上仰约20‘2平台的斜置调平方案设斜调平后的平台坐标系相对于初始发射惯性坐标系的3个欧拉角依次为俯仰角弘偏航角办横滚角弘如图2所示。平台坐标系相对于发射惯性坐标系的转位矩阵为收稿口期：201

6、0-07-20作者简介：王常虹(1961．)，男，教授。博士研究生导师．主要研究方向为空问控制技术、智能控制技术第1期下常虫『．等甲fr，l=一陨rl／J一光}1l合系统斜Wzt河l：办∥：15，，，，，，f100、If锄杪0蕊州娜矿如伊01此时重力赢的单位矢量在平台坐标系下的投影为G=CI卅CI纠CI纠=l0cos?"shly8010I-4mopoascp0l=。⋯⋯一’’。⋯’一÷’nj～一一⋯’№嘲y瞄从5hlyo髓杪人oo11露；G．磊：c【纠cMc【伊川二ll；f瞄归y如归y墙y1l0j⋯I--d．raChm．sp瞄卿卿y傩叩"叩叩卿y懿呻yr—sin缈cosy

7、、¨7L鲫9湖"瞄妒咖印∞y啪伊锄"锄≯锄岬y懿岫s∥l—cos矿cosyjsin击in矿sin，，l(1)【cosq'sin夕一sin缈sin缈cos乒J图2平台转位欧拉角平台斜调平方案如下：嚣轴和乙轴依靠加速度计进行控制，控制量参见式(2)；方位轴(圪轴)依靠框架角锁定。由于匕轴锁定的框架角与基座坐标系之间存在着一定的联系，因此必须根据转位欧拉角和初始框架角计算出匕轴框架角锁定的角度B。设平台初始调平瞄准状态的坐标系与发射惯性坐标系一致，此时基座相对于平台台体的框架角为氏，6lo，6Io，则基座坐标系相对于发射惯性坐标系(