星敏感器内部参数标定：基于星角距不变性的新方法

"国防科技大学的研究团队提出了一种利用星角距不变性的星敏感器内部参数地面标定新方法，旨在提高星敏感器的标定精度。这种方法通过利用在0°附近角度变化敏感的恒星角距正弦值来构建观测方程，采用两步法分别估算焦距、主点位置和高阶畸变系数，并通过迭代优化获得最佳估计值。为了进一步确保标定精度，他们在处理中对观测时刻的导航星视位置进行了修正。实验结果显示，采用这种改进的正弦法进行标定，星角距误差的均方根值可达到2.2×10^-5 rad，显著提高了标定的精确度。这种方法对于星敏感器在航天器姿态控制和导航中的应用具有重要意义，可以提升航天器的定位和跟踪性能。" 星敏感器是航天器中用于探测和跟踪恒星的设备，其内部参数的准确标定是确保其工作性能的关键。传统的星敏感器标定方法可能无法充分考虑到星角距在特定角度范围内的变化特性。该研究创新性地采用了恒星角距的正弦值，因为正弦函数在接近0°时的微小变化会带来较大的数值变化，这对于捕捉角度变化尤为敏感。通过这种方式，可以更精确地估计星敏感器的几何参数。 标定过程分为两个步骤：首先，估计焦距，这是星敏感器成像的核心参数，决定了图像的清晰度和分辨率；其次，确定主点位置，主点是图像坐标系的原点，对星敏感器的对准至关重要；最后，估算高阶畸变系数，这有助于校正由于镜头质量和制造工艺导致的图像变形。 在实际应用中，导航星的视位置可能会受到地球自转、大气折射等因素的影响，因此，对导航星视位置的修正能够减少这些外部因素对标定精度的干扰。迭代优化算法的应用允许逐步逼近最优化解，从而得到更精确的内部参数估计。 实验结果证明了这种方法的有效性，2.2×10^-5 rad的星角距误差均方根值表明了极高的标定精度。这种高精度的标定方法对于提高星敏感器在复杂环境下的工作稳定性和可靠性有着显著作用，对于航天任务的精确执行具有重大价值。 这项研究为星敏感器的标定提供了新的思路，通过利用星角距的正弦值和优化的迭代算法，提升了标定的精确度，为航天领域的星敏感器设计和应用提供了有力的技术支持。