天文导航基础(二)

第三章天文导航敏感器天文导航基础3.1.1姿态和姿态确定姿态

航天器的姿态是指飞行器绕质心旋转运动的参量，常用其固联的体坐标系相对某参考坐标系的方位或指向来描述。姿态运动学研究旋转运动变量的自身性质，而不涉及产生运动的原因姿态参数有多种描述形式，包括方向余弦矩阵、欧拉轴/角、欧拉四元数和欧拉角等姿态确定

为完成飞行任务，通常需要确定航天器本体坐标系相对于某一参考坐标系或某一特定目标(如某天体)的姿态参数的过程。姿态确定的方法基本上可分为参考矢量法、惯性测量法及统计估计法等。3.1.2航天器常用坐标系黄道、赤道、春分点3.1.2航天器常用坐标系地心赤道惯性坐标系3.1.2航天器常用坐标系地心赤道旋转坐标系3.1.2航天器常用坐标系轨道坐标系和星体坐标系的示意图3.1.3姿态参数-欧拉角基元旋转矩阵3.1.3姿态参数-欧拉角zxz旋转顺序3.1.3姿态参数-欧拉角方向余弦矩阵和zxz顺序欧拉角的关系3.1.3姿态参数-欧拉角zxy旋转顺序2.方向余弦矩阵和zxy顺序的欧拉角的关系3.1.3姿态参数-欧拉角3.方向余弦矩阵和zyx顺序的欧拉角的关系3.1.3姿态参数-欧拉角3.1.3姿态参数–欧拉轴/角3.1.3姿态参数–欧拉轴/角欧拉轴/角坐标变换示意图3.1.3姿态参数–欧拉轴/角3.1.3姿态参数–欧拉轴/角相继角位移对应的欧拉轴/角SaSbSc3.1.4姿态参数–欧拉参数(姿态四元数)欧拉参数与方向余弦矩阵的关系3.1.4姿态参数–欧拉参数(姿态四元数)相继角位移对应的欧拉参数SaSbSc3.1.5姿态运动学方程(欧拉角)ZXY转动次序3.1.5姿态运动学方程(欧拉角)ZYX转动次序3.1.6航天器姿态确定基础坐标系绕单参考矢量的转动3.1.6航天器姿态确定基础双矢量定姿中观测矢量存在误差的情况3.2天文导航敏感器3.2.1航海测量仪器3.2.2太阳敏感器3.2.3地平敏感器3.2.4星敏感器3.2.5SS-ANARS和MAMS天文航海中的测量仪器天文导航敏感器六分仪的测角原理天文导航敏感器天文导航敏感器把天体的反射影像拉到水天线附近摇摆六分仪，找天体垂直圈，等待相切。记下准确相切的时间观测天体高度的要领天文导航敏感器太阳敏感器的基本环节

太阳敏感器天文导航敏感器中国空间技术研究院院标准《太阳敏感器分类、代号及铭牌》（Q/W643—96）

a.模拟式太阳敏感器b.余弦式太阳敏感器c.V缝式太阳敏感器d.编码式太阳敏感器e.出现式太阳敏感器（又称太阳指示器，或0-1太阳敏感器）f.电荷藕合器件（CCD）太阳敏感器g.光电二级管阵列太阳敏感器

天文导航敏感器余弦式太阳敏感器的工作原理

天文导航敏感器单轴模拟式太阳敏感器的工作原理天文导航敏感器双三角模拟太阳敏感器的工作原理图

我国生产的模拟太阳敏感器天文导航敏感器单轴太阳模拟敏感器的测量模型测量值α：天文导航敏感器编码式太阳敏感器的测量模型我国生产的编码式太阳敏感器(探头)天文导航敏感器CCD太阳敏感器的工作几何模型天文导航敏感器五眼式0-1太阳敏感器视场分布五眼式0-1太阳敏感器(探头)天文导航敏感器天文导航敏感器地球敏感器地平穿越式地球敏感器原理图天文导航敏感器我国生产的单圆锥扫描地球敏感器(探头)单圆锥扫描红外敏感器的测量坐标系天文导航敏感器单圆锥扫描式地球敏感器的工作示意图圆锥扫描式地球敏感器的工作原理天文导航敏感器圆锥扫描式地球敏感器的测量几何原理星体对地球的视角半径天文导航敏感器圆锥扫描红外敏感器的两种典型布局天文导航敏感器单地平摆动扫描式地球敏感器测量原理天文导航敏感器

地平跟踪式地球敏感器天文导航敏感器辐射热平衡式地球敏感器的原理天文导航敏感器一种自主星敏感器的结构示意图2.3星敏感器天文导航敏感器德国KM1301星敏感器天文导航敏感器CCD星敏感器的工作流程图天文导航敏感器恒星在CCD上成像的几何关系天文导航敏感器基于IRIS-2的ASSOSS星敏感器IntegratedRadiation－tolerantImagingSystem敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成天文导航敏感器美国DayStar星敏感器系统结构SED20星跟踪器空间六分仪自主天文定位系统（SS-ANARS）系统结构导航原理导航系统的夹角测量原理SS-ANARS导航原理系统结构系统软件特点MANS自主导航系统的测