基于信息矩阵的多视场星敏感器最优构型与融合定姿方法

作者：Bei-Chen Wu, Song-hao LIU, Xing-xiang ZHANG, Guo-ning LI, Fu Tian-jiao · 发表于：Chinese Optics · 年份：2026 · DOI：10.37188/co.2026-0099 · 研究领域：Gaze Tracking and Assistive Technology、Image and Video Stabilization、Ophthalmology and Visual Impairment Studies

针对窄视场、长焦距星敏感器易出现滚动轴精度退化和观测几何病态的问题，本文建立含观测权重的全局Fisher信息矩阵模型，基于A、D、E最优性准则推导多视场最优指向关系，并提出多传感器Wahba融合（MSWF）定姿方法。理论分析表明，等权条件下双视场正交、三视场正交及四视场正四面体构型可优化三轴信息分布。以双视场离轴三反星敏感器为例的仿真表明，单视场病态轴误差约为其余两轴的38倍；正交双视场结合MSWF后，总体定姿误差较单视场降低95.4%，较简单平均融合降低29.2%，并能在稀疏星场、随机丢星和动态模糊条件下保持较好的三轴均衡性。结果说明，多视场构型优化与加权星矢融合可有效缓解单视场观测几何限制，为高精度姿态确定提供参考。