基于试验设计的卫星姿态确定精度指标归属因子分析

本项目研究卫星姿态确定的"反问题"，即姿态确定精度指标归属因子的分析，在给定姿态确定精度指标下，分析各误差影响因素的归属因子。通过试验设计和阈值分析方法分析影响姿态确定的主要误差因素，明确主成分因素；通过理论分析和仿真计算对主成分因素的误差传播机理进行分析，建立误差传播矩阵；通过试验设计建立精度响应函数，并在满足姿态确定精度指标前提下，分析各主成分因素的边界条件。为姿态测量方案设计与姿态确定技术研究提供反馈作用。

本项目研究卫星姿态确定精度指标归属因子的分析，即在给定的姿态确定精度指标下，分析各误差影响因素的归属因子。结合项目研究目标和研究内容，本项目主要完成如下几个方面的工作。首先，在姿态确定精度主成分因素确定的研究方面，针对星敏感器/陀螺组合配置的姿态确定系统，从数据层、模型层、算法层全面分析了影响EKF滤波下的姿态确定精度的各因素，利用正交试验设计方法进行试验，基于阈值分析方法确定了影响姿态确定精度的主成分因素，包括星敏感器的相对安装误差、星敏感器的测量精度、星敏感器采样频率、星敏感器安装方位、陀螺安装误差及陀螺测量精度等；其次，在主成分因素影响规律分析的研究方面，在明确主成分因素的基础上，结合EKF姿态确定滤波算法，逐个推导了星敏感器测量精度、陀螺测量精度、星敏感器采样频率、星敏感器相对安装误差、陀螺安装误差、星敏感器安装方位等对姿态确定精度的影响模型；最后，在主成分因素与姿态确定精度间的响应函数构建的研究方面，基于单个主成分因素对姿态确定精度的影响函数模型，结合大量仿真实验，确定出模型参数，得到单个主成分因素对姿态确定精度的影响函数，然后将各个主成分联合起来，通过各因素间的交互影响关系分析，建立出全面的主成分因素与姿态确定精度间影响函数模型，并结合试验设计，利用回归分析方法确定出模型中的未知参数，从而建立主成分因素的精度响应函数，完成了各主成分因素的边界条件。本项目已按任务书要求，完成全部预期研究计划。本项目的研究将为姿态测量方案设计与姿态确定技术起反馈作用，并同时为最终实现甚高精度姿态确定提供技术支撑。通过本项目的资助，发表或录用的期刊论文和会议论文有6篇，其中SCI检索3篇，EI检索2篇，在科学出版社待出版的专著1部，授权国家发明专利2项，计算机软件著作权1项，已指导博士毕业1人，本科毕业设计1人。