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龍圖騰網(wǎng)恭喜中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所申請(qǐng)的專利直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)及方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN119022874B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-04-18發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202411508845.1，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G01C1/00；該發(fā)明授權(quán)直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)及方法是由崔凱;劉鵬;高兵兵;劉朝暉;韓俊鋒;楊汀;馬雨柯設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2024-10-28向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)及方法在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明提供了一種直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有基于捷聯(lián)安裝方式的陀螺和星敏感器組合空間指向系統(tǒng)不能直接感知二維轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，導(dǎo)致其控制穩(wěn)定性易受到二維轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)角度誤差影響，以及整個(gè)濾波過(guò)程都使用基于Cauchy核的極大熵濾波，增加了計(jì)算負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致實(shí)時(shí)性下降的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明將陀螺直接安裝在載荷上，將星敏感器安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)基座上，并構(gòu)建狀態(tài)模型和量測(cè)模型，采用基于事件驅(qū)動(dòng)的濾波機(jī)制在不同情況下分別采用卡爾曼濾波或基于Cauchy核的極大熵濾波進(jìn)行量測(cè)更新，有效提升了二維轉(zhuǎn)臺(tái)穩(wěn)定指向的精度，可以有效處理量測(cè)量中出現(xiàn)的非高斯噪聲，滿足航天器對(duì)空間指向系統(tǒng)魯棒性和穩(wěn)定性的要求。

本發(fā)明授權(quán)直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)及方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種直接安裝方式的陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，搭建空間指向系統(tǒng)；所述空間指向系統(tǒng)包括二維轉(zhuǎn)臺(tái)、載荷5、陀螺6以及星敏感器7；所述二維轉(zhuǎn)臺(tái)包括轉(zhuǎn)臺(tái)基座1、豎直轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)臺(tái)基座1上的方位軸2、連接在方位軸2上端的轉(zhuǎn)臺(tái)框架3以及水平轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)臺(tái)框架3內(nèi)部的俯仰軸4；所述載荷5固定安裝在俯仰軸4，用于進(jìn)行空間指向運(yùn)動(dòng)；所述陀螺6安裝在載荷5上，星敏感器7安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)基座1上；步驟2，根據(jù)陀螺6的輸出解算出陀螺6的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣，進(jìn)而獲得平臺(tái)姿態(tài)誤差角；將平臺(tái)姿態(tài)誤差角和陀螺6的器件誤差作為狀態(tài)量進(jìn)行方程組合，獲得狀態(tài)模型；步驟3，將陀螺6的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣、星敏感器7測(cè)量獲得的轉(zhuǎn)臺(tái)基座1的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣、方位軸2的轉(zhuǎn)角以及俯仰軸4的轉(zhuǎn)角作為量測(cè)量；再根據(jù)量測(cè)量與平臺(tái)姿態(tài)誤差角之間的關(guān)系，建立量測(cè)模型；步驟4，對(duì)濾波器進(jìn)行初始化，將陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)的狀態(tài)量和量測(cè)量輸入濾波器中，濾波器基于狀態(tài)模型采用卡爾曼濾波對(duì)陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間更新，獲得先驗(yàn)信息；步驟5，根據(jù)先驗(yàn)信息，濾波器基于量測(cè)模型采用基于事件驅(qū)動(dòng)的濾波機(jī)制對(duì)陀螺和星敏感器組合高穩(wěn)定空間指向系統(tǒng)進(jìn)行量測(cè)更新，具體為：判斷量測(cè)量是否含有非高斯噪聲，若否，表示量測(cè)量正常，使用卡爾曼濾波進(jìn)行量測(cè)更新，計(jì)算狀態(tài)估計(jì)值及狀態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣；若是，判斷步驟4獲得的先驗(yàn)信息是否準(zhǔn)確，若準(zhǔn)確，則直接采用先驗(yàn)信息作為狀態(tài)估計(jì)值及狀態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣，否則，使用基于Cauchy核的極大熵濾波進(jìn)行量測(cè)更新，計(jì)算狀態(tài)估計(jì)值及狀態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣；所述使用基于Cauchy核的極大熵濾波進(jìn)行量測(cè)更新具體為：步驟a1，令迭代變量t＝1，通過(guò)下式計(jì)算得到t+1次迭代的狀態(tài)估計(jì)值 其中，為第1次迭代的狀態(tài)估計(jì)值，為第t次迭代的狀態(tài)估計(jì)值，是k時(shí)刻的一步狀態(tài)預(yù)測(cè)值，Zk為k時(shí)刻的量測(cè)量，Hk為k時(shí)刻的量測(cè)矩陣； 表示的第i個(gè)元素，i＝1,2…,n+m，σ為核帶寬，其中e指代和分別為k時(shí)刻的一步狀態(tài)預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣Pkk-1和量測(cè)噪聲方差矩陣Rk的Cholesky分解；步驟a2，將t+1次迭代的狀態(tài)估計(jì)值與上一次迭代的狀態(tài)估計(jì)值進(jìn)行比較，判斷是否滿足下式的條件： ε為判斷閾值；如滿足，迭代過(guò)程終止，否則，繼續(xù)迭代；步驟a3，通過(guò)下式計(jì)算狀態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣Pk： 其中，I為單位矩陣，Pkk-1是k時(shí)刻的一步狀態(tài)預(yù)測(cè)誤差協(xié)方差矩陣；所述使用卡爾曼濾波進(jìn)行量測(cè)更新具體為： Pk＝I-KkHkPkk-1其中，Kk為濾波增益，為狀態(tài)估計(jì)值，Pk為狀態(tài)估計(jì)誤差協(xié)方差矩陣；步驟6，根據(jù)步驟5獲得的狀態(tài)估計(jì)值對(duì)陀螺姿態(tài)進(jìn)行修正，獲得修正后的陀螺姿態(tài)；再根據(jù)修正后的陀螺姿態(tài)計(jì)算二維轉(zhuǎn)臺(tái)控制量，進(jìn)而對(duì)方位軸2的轉(zhuǎn)角以及俯仰軸4的轉(zhuǎn)角進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)二維轉(zhuǎn)臺(tái)的高穩(wěn)定空間指向。

如需購(gòu)買、轉(zhuǎn)讓、實(shí)施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請(qǐng)人或?qū)＠麢?quán)人中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，其通訊地址為：710119 陜西省西安市高新區(qū)新型工業(yè)園信息大道17號(hào)；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。