中国人民解放军国防科技大学王国臣获国家专利权
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龙图腾网获悉中国人民解放军国防科技大学申请的专利一种航天器用姿态测量方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116147638B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-22发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310181035.9,技术领域涉及:G01C21/24;该发明授权一种航天器用姿态测量方法是由王国臣;罗晖;袁保伦;张斌;刘贱平;赵洪常;谭中奇;樊振方;高春峰;李佳奇设计研发完成,并于2023-02-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种航天器用姿态测量方法在说明书摘要公布了:本发明属于姿态测量技术领域,涉及一种惯性与星敏感器组合姿态测量方法,尤其涉及一种航天器用姿态测量方法。该方法包括:第一步,建立坐标系,并标定坐标系间的关系矩阵;第二步,标定出所述三个激光陀螺的零偏均值;第三步,对所述陀螺组件的输出和所述星敏感器组件的输出分别进行采样;第四步,计算待测航天器在所述采样时间T内的转动角度;第五步,获取待测航天器的第一姿态矩阵第六步,获取待测航天器的第二姿态矩阵第七步,对所述陀螺组件的误差进行估算和校正;第八步,获取待测航天器的实时姿态数据。本发明可以为航天器提供高精度高带宽高实时性的姿态测量信息,为航天器实现高精度对地观测和几何定位提供技术支撑。
本发明授权一种航天器用姿态测量方法在权利要求书中公布了:1.一种航天器用姿态测量方法,其特征在于,包括以下步骤: 第一步,建立坐标系,并标定坐标系间的关系矩阵:将组合姿态测量系统固定安装在待测航天器上,所述组合姿态测量系统包括陀螺组件和星敏感器组件,所述陀螺组件包括三个四频差动激光陀螺,且安装后所述三个激光陀螺的敏感轴之间互不平行,所述星敏感器组件包括两个星敏感器,且安装后所述两个星敏感器的敏感轴之间互不平行;分别建立待测航天器坐标系xbybzb、陀螺组件坐标系xgygzg、星敏感器组件坐标系xmymzm和惯性坐标系xiyizi,标定出所述陀螺组件坐标系xgygzg与所述待测航天器坐标系xbybzb之间的关系矩阵标定出所述星敏感器组件坐标系xmymzm与所述待测航天器坐标系xbybzb之间的关系矩阵 第二步,标定出所述三个激光陀螺的零偏均值:分别标定出所述三个激光陀螺的零偏均值d10、d20、d30; 第三步,对所述陀螺组件的输出和所述星敏感器组件的输出分别进行采样:采用采样频率f1对所述星敏感器组件的输出进行采样,采用采样频率f2对所述陀螺组件的输出进行采样,且满足f2>>f1,假设所述三个激光陀螺在采样时间T内的输出脉冲数N1、N2、N3,且T=1f2; 第四步,计算待测航天器在所述采样时间T内的转动角度:利用所述陀螺组件的输出,计算待测航天器在所述采样时间T内在惯性空间三个方向上的转动角度 其中,分别为待测航天器在惯性坐标系xiyizi内x、y、z方向上的转动角度; 第五步,获取待测航天器的第一姿态矩阵根据tk时刻到tk+1时刻待测航天器的转动角度θk,采用旋转矢量算法计算出待测航天器坐标系tk时刻到tk+1时刻的转动四元数再根据所述转动四元数计算出姿态四元数从而计算出待测航天器相对于惯性空间的第一姿态矩阵 第六步,获取待测航天器的第二姿态矩阵利用所述星敏感器组件的输出,以及所述关系矩阵计算出待测航天器的第二姿态矩阵 其中,为所述星敏感器组件的输出; 第七步,对所述陀螺组件的误差进行估算和校正:建立所述组合姿态测量系统的卡尔曼滤波误差模型,将所述第二姿态矩阵与所述第一姿态矩阵进行比较,利用所述卡尔曼滤波误差模型,对所述陀螺组件的漂移误差和姿态角误差进行实时估算,并且对所述陀螺组件的输出进行校正; 第八步,获取待测航天器的实时姿态数据:利用实时估算得到的所述漂移误差对所述陀螺组件的漂移进行校正,并利用实时估算得到的所述姿态角误差对所述第一姿态矩阵进行校正,最后根据校正后的待测航天器的第一姿态矩阵给出待测航天器的实时姿态数据。
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