精品文档---下载后可任意编辑专业综合实验报告学 院 宇航学院 班 级 111514 学 号 11151146 姓 名 高荣荣指导老师 王海涌 2024 年 1 月 3 日星敏感器姿态确定仿真综合实验摘要：通过对电子星图模拟器和星敏感器 PC 仿真平台的操作，实现星敏感器姿态确定，以及借助星象天文馆，来实现电子星图模拟器对星的标定。完成星敏感器系统仿真。关键词：星敏感器定姿星图模拟星图姿态矩阵一实验目的通过电子星图模拟器（ESS）和星敏感器 PC 仿真平台的操作，熟悉星图模拟和星敏感器姿态基本流程及各模块功能，完成星敏感器系统仿真。二实验原理1.星图模拟原理（1）星图模拟系统是一种近似模拟星空的仿真系统。为星敏感器算法调试、星敏感器产品测试及天文导航半物理仿真系统运行提供标准的星图输入，并提供已知参考星光矢量及星像中心的理想映射坐标。分光学物理星模、电子星模和计算机软件星模三种。（2）星图模拟系统的实现旋转关系：OZ 是光轴指向：星图模拟是根据光轴指向及旋角(α 0,β0,γ)所确定的既定视场，将其范围内的星空目标映射到星敏感器 CCD 面阵上并模拟出目标图像的过程。其中，需要确定第二赤道坐标系、航天器本体坐标系、星敏感器坐标系的转换矩阵。星敏感器固联（安装矩阵为常数阵），那么只考虑第二赤道坐标系和星敏感器坐标系之间的转换关系。令 O-UVW 为第二赤道坐标系，令 O’-XYZ 为星敏感器坐标系。那么星光矢量在两个坐标系下的重量列阵的关系可以表示为：[X,Y,Z]T = Tsi[U,V,W]T，其中 Tsi 为转换矩阵。2.星敏感器定姿基本原理OsXsYsZs—星敏感器坐标系Ouv— CCD 成像面坐标系OsO 之间距离 f 为光学透镜的焦距由图中的几何关系可得：第 n 颗星的单位矢量在星敏感器坐标系中的重量列阵：或，根据星像点质心坐标直接计算得单位矢量：式中V S为星敏感器测量误差矢量。星敏视场内 n 颗恒星在星敏感器坐标系 Sb 中的单位矢量坐标分别为 (X1, Y1, Z1), (X2, Y2, Z2), …, (Xn, Yn, Zn)。经过星图匹配，获知这 n 颗恒星在惯性空间 i 系中单位矢量坐标：[U1, V1, W1], [U2, V2, W2], … , [Un, Vn, Wn]，是由星表中赤经赤纬经过直角坐标转换求得。则存在以下矩阵转换关系式：上式各矩阵给予命名，对应关系式：S = CTis当观测星数 n 等于 3 颗时，星历矩阵 C3×3 为非奇异矩阵，那么转移矩阵 Tis ＝ C-1S。n > 3 时，可以采纳最小二乘法得到计算式...
