静电加速度计参数在轨标定算法研究

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静电加速度计已被应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。然而静电加速度计的使用要求极其苛刻,并受目前技术水平的限制,需对其参数做相关处理才能保证其量测输出信息反映真实的非引力加速度。本文对静电加速度计参数在轨标定问题进行研究,主要工作内容如下:  首先,描述了静电加速度计的结构和量测原理,根据静电加速度计的量测输出表达式,明确了静电加速度计能够真实反映非引力加速度需要具备三个条件:1、静电加速度计硬件设计良好;2、对卫星质心进行标定,估计出卫星和加速度计质心间的偏差,并用相应的物理机构,使偏差尽量小。3、对静电加速度计的零偏误差和标度因子标定。  其次,针对地面测试环境和技术水平的限制以及卫星发射和在轨运行段的燃料消耗,结构变形,重力释放等因素导致的卫星质心与静电加速度计悬浮质量块质心不重合这一问题,建立了以磁力矩器作为执行元件,静电加速度计、磁强计和星敏感器作为测量敏感元件的卫星质心在轨标定方案,并利用Batch估计算法和Kalmam滤波算法对其进行了数学仿真。仿真结果显示,当GPS精度是1cm时,该方案对卫星质心的标定精度可达到0.1mm以内。  最后,研究了静电加速度计零偏误差和标度因子在轨标定问题,并建立了相应的标定算法模型。该算法将地球引力场模型和静电加速度计量测输出信息代入标定算法模型的动力学方程中,利用高精度GPS接收机的定轨信息实现在轨标定。数学仿真验证了该算法的可行性,当GPS的定轨精度是1cm时,其标定精度可达到0.1%。
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