(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211274073.0 (22)申请日 2022.10.18 (71)申请人 闽江学院 地址 350108 福建省福州市闽侯县上街 镇 溪源宫路200号 (72)发明人 郑守住　柳思聪　马小龙　叶真　 赵菲　龙腾飞　江威　张建霞　 陈思明　陈绍杰　 (74)专利代理 机构 成都正德明志知识产权代理 有限公司 513 60 专利代理师 陈瑶 (51)Int.Cl. G06V 20/13(2022.01) G06V 10/24(2022.01) G06V 10/80(2022.01)G06F 17/11(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 一种卫星平台多星敏感器姿态自适应融合 方法 (57)摘要 本发明公开了一种卫星平台多星敏感器姿 态自适应融合方法， 首先获取各星敏感器坐标信 息在惯性系和本体系下的矢量坐标， 并构建星 敏 观测方程， 再根据星 敏观测方程构建最小二乘平 差模型并进行解算， 然后利用Helmert方差分量 估计方法进一步自适应定权调整修正， 并采用动 态二次规划解决Helmert负方差问题， 最后当所 有姿态信息的单位权方差满足近似相等条件时， 输出多星敏感器姿态融合结果。 本发 明充分利用 高分辨率卫星平台搭载的多星敏感器姿态观测 信息， 提高了星敏感器姿态的融合精度， 为后续 星敏感器与其他姿态传感器的融合提供更为可 靠的观测信息 。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115512239 A 2022.12.23 CN 115512239 A 1.一种卫星平台多 星敏感器姿态自适应融合方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 根据卫星平台多台星敏感器的姿态观测信息， 获取各星敏感器坐标信息在惯性系 和本体系下的矢量 坐标； S2、 根据各星敏感器矢量 坐标在惯性系和本体系的转换关系， 构建星敏观测方程； S3、 根据星敏观测方程构建最小二乘 平差模型； S4、 求解最小二乘 平差模型， 得到观测值改正数与单位权方差的关系模型； S5、 根据观测值改正数与单位权方差的关系模型构建Helmer t方差分量估计模型； S6、 判断Helmert方差分量估计模型是否存在负方差， 若是则进入步骤S7， 否则进入步 骤S8； S7、 对Helmer t方差分量估计模型进行动态二次规划； S8、 判断各单位权方差是否都小于设定阈值， 若是则输出多星敏感器姿态融合结果， 否 则进入步骤S9； S9、 对最小二乘 平差模型进行重 定权， 返回步骤S4。 2.根据权利要求1所述的卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法， 其特征在于， 所述 步骤S2中构建的星敏观测方程 为： 其中ViICS表示第i台星敏感器在惯性系下的矢量坐标， ViBody表示第i台星敏感器在本体 系下的矢量坐标， v3×1表示星敏感器观测轴的观测误差， 表示本体系到惯性系的旋转矩 阵， 表示姿态四元素的标量部分， 和 表示姿态四元素的矢量部分， i＝1,2,..., n。 3.根据权利要求2所述的卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法， 其特征在于， 所述 步骤S3包括以下分步骤： S31、 将星敏观测方程进行泰勒级数展开至一次项， 得到： 其中Q0＝[q00 q01 q02 q03]表示待求姿态四元素的初值， q0表示待求姿态四元素的标量 部分， q1、 q2和q3表示待求姿态四元素的矢量部分， dq0表示待求姿态四元素标量部分的改正 值， dq1、 dq2和dq3表示待求姿态四元 素矢量部分的改正 值； S32、 将步骤S31中展开的公式改写为矩阵形式， 得到最小二乘 平差模型： V＝BX‑L 其中V＝[vi1 vi2 vi3]T表示观测值的改正数， vi1表示第i个星敏感器的x轴观测值， vi2表权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115512239 A 2示 第 i 个 星 敏 感 器 的 y 轴 观 测 值 ， vi 3表 示 第 i 个 星 敏 感 器 的 z 轴 观 测 值 ， 表示误差方程的常数项， 表示待求姿态四元素改正值的系数阵， X＝[dq0 dq1 dq2 dq3]T表示待求姿态四元 素改正值的矩阵。 4.根据权利要求3所述的卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法， 其特征在于， 所述 步骤S4包括以下分步骤： S41、 求解最小二乘 平差模型， 得到： X＝N‑1W 其中N表示法方程的系数矩阵， W表示法方程的常数项矩阵， Ni表示法方程中第i类观测 值的系数矩阵， Wi表示法方程中第i类观测值的常数项矩阵， Bi表示第i类观测值参 数的系数 阵， Pi表示第i类观测值的权阵， Li表示误差方程第i类观测值的常数项； S42、 将求解结果代入最小二乘平差模型， 得到观测值改正数与单位权方差的关系模 型： 其中E(·)表示数学期望， Vi表示第i类观测值的改正数， 表示第i类观测值的单位权 方差， tr(·)表示矩阵的迹， ni表示第i类观测值的个数。 5.根据权利要求4所述的卫星平台多星敏感器姿态自适应融合方法， 其特征在于， 所述 步骤S5中构建的Helmer t方差分量估计模型为： 其中S表示各类观测值的估计方差系数阵， Sii表示S的对角线部分， Sij表示S的非对角线 部分， j＝1,2,...,n， 表示待估计参数， W表示各类观测值改正数的平方和， 表示第i类权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115512239 A 3