中山大学学报(自然科学版)(中英文)2024,Vol.63Issue(2) :123-130.DOI:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20230018

利用加速度计数据在轨标定重力卫星质心偏差

Calibrating of the in-orbit center-of-mass offset of gravity satellite by accelerometer data

刘超群 谷德峰 黄志勇 王傲明 刘道平
中山大学学报(自然科学版)(中英文)2024,Vol.63Issue(2) :123-130.DOI:10.13471/j.cnki.acta.snus.ZR20230018

利用加速度计数据在轨标定重力卫星质心偏差

Calibrating of the in-orbit center-of-mass offset of gravity satellite by accelerometer data

刘超群 1谷德峰 2黄志勇 3王傲明 1刘道平4
扫码查看

作者信息

  • 1. 中山大学人工智能学院, 广东 珠海 519082
  • 2. 中山大学人工智能学院, 广东 珠海 519082;"天琴计划"教育部重点实验室/天琴前沿科学中心/国家航天局引力波研究中心,广东 珠海 519082
  • 3. 地理信息工程国家重点实验室,陕西 西安 710054
  • 4. "天琴计划"教育部重点实验室/天琴前沿科学中心/国家航天局引力波研究中心,广东 珠海 519082
  • 折叠

摘要

针对重力卫星质心偏差在轨标定的问题,提出了一种仅使用加速度计数据进行质心在轨标定的方法:以1A级加速度计数据作为输入,采用Butterworth滤波去除数据中的噪声,提取质心标定机动产生的线性加速度和角加速度信号,最后结合最小二乘原理对质心偏差进行标定.利用GRACE-FO C星的加速度计数据对提出的质心标定方法进行验证,估计了C星发射至今的质心偏差.结果显示,三轴的标定精度均优于10 μm,与利用姿态数据计算的质心偏差在三轴方向上的互对比差异(RMS)为[9.6,9.3,7.9]μm,与喷气推进实验室(JPL)公布结果的RMS为[7.4,3.8,4.7]μm.与传统方法不同,由于仅使用了加速度计测量数据,该方法可用于卫星姿态缺失情况下的质心在轨标定.

Abstract

A method for calibration of the in-orbit center-of-mass offset only on accelerometer data is proposed in order to address the issue of calibration of the in-orbit center-of-mass offset of gravity satel-lite.With ACC1A data as input,and the Butterworth filter is utilized to remove noise from the data.The linear acceleration and angular acceleration signals caused by the calibration maneuver of center-of-mass are extracted,and finally,the center-of-mass offset is calibrated using the least squares estima-tion.The method for calibration of the in-orbit center-of-mass proposed in this paper is validated using the accelerometer data from the GRACE-FO C satellite,and the center-of-mass offset since the satel-lite's launch is estimated.The results show that the calibration accuracy of all three axes is better than 10 μm.The RMS differences in the comparison of the center-of-mass offset results in the three-axis di-rection,obtained by using the proposed method and by calculating with attitude data,are respectively[9.6,9.3,7.9]μm,and the RMS of comparison with the center-of-mass offset published by JPL are re-spectively[7.4,3.8,4.7]μm.Different from the traditional method,because only accelerometer data is used,the proposed method can be used for calibration of the in-orbit center-of-mass in the case of da-ta failure of gyroscope and star camera.

关键词

GRACE-FO/重力卫星/加速度计/质心标定

Key words

GRACE-FO/gravity satellite/accelerometer/center-of-mass calibration

引用本文复制引用

基金项目

国家自然科学基金(41874028)

中央高校基本科研业务费专项(23xkjc001)

出版年

2024
中山大学学报(自然科学版)(中英文)
中山大学

中山大学学报(自然科学版)(中英文)

CSTPCD北大核心
影响因子:0.608
ISSN:0529-6579
参考文献量19
段落导航相关论文