【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星的自主控制技术,具体涉及基于恒星时角的姿态控制方法和系统。
技术介绍
静止轨道卫星在同步轨道阶段为了确定卫星轨道实现星上姿态控制,通常有两种方法,一种需要地面进行多次测轨确定卫星轨道,并上注轨道参数,该种导航需要依赖地面测定轨技术,缺点在于对地面依赖性较大,若要实现高精度轨道预报,需要多个地面站,长期观测;另一种需要接收GPS等天基导航系统实时的测定轨信息,目前尚未对该类漏GPS信号做导航的接收机进行验证。随着我国空间技术的发展,高轨道卫星的数目迅速增加,尤其是境外地球同步(GEO)轨道卫星,对高轨道卫星的自主定位并实现自主姿态控制的需求越来越多。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于恒星时角的姿态控制方法和系统,实现自主姿态控制,降低卫星对地面站和天基导航系统的定位需求,提高卫星自主能力。为实现上述目的,本专利技术提供一种基于恒星时角的姿态控制方法,其特点是,该姿态控制方法包含:S1、获取卫星的当前星上时间对应的儒略世纪;S2、利用当前星上时间对应的儒略世纪和卫星在地球同步轨道的定点位置信息,计算恒星时角;S3、利用恒星时角,计算得到的轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数;S4、利用轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数,结合星敏感器测量得到的通过安装误差修正后的本体系相对惯性系姿态信息,计算得到卫星本体系相对轨道系的姿态四元数;S5、利用卫星本体系相对轨道系的姿态四元数,计算俯仰-滚动-偏航转序下卫星本体系下的欧拉角,得到基于星敏感器信息的姿态确定角,作为系统控制输入;S6、利用由前后拍星敏感器确定的姿态角微分计算得到的姿态角 ...
【技术保护点】
一种基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,该姿态控制方法包含:S1、获取卫星的当前星上时间对应的儒略世纪;S2、利用当前星上时间对应的儒略世纪和卫星在地球同步轨道的定点位置信息,计算恒星时角;S3、利用恒星时角,计算得到的轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数;S4、利用轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数,结合星敏感器测量得到的通过安装误差修正后的本体系相对惯性系姿态信息,计算得到卫星本体系相对轨道系的姿态四元数;S5、利用卫星本体系相对轨道系的姿态四元数,计算俯仰‑滚动‑偏航转序下卫星本体系下的欧拉角,得到基于星敏感器信息的姿态确定角,作为系统控制输入;S6、利用由前后拍星敏感器确定的姿态角微分计算得到的姿态角速度,结合由基于星敏感器信息的姿态确定角确定的姿态角估值,执行PD控制算法,计算得到控制力矩;重复S1至S6,实现卫星的自主连续导航和姿态控制。
【技术特征摘要】
1.一种基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,该姿态控制方法包含:S1、获取卫星的当前星上时间对应的儒略世纪;S2、利用当前星上时间对应的儒略世纪和卫星在地球同步轨道的定点位置信息,计算恒星时角;S3、利用恒星时角,计算得到的轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数;S4、利用轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数,结合星敏感器测量得到的通过安装误差修正后的本体系相对惯性系姿态信息,计算得到卫星本体系相对轨道系的姿态四元数;S5、利用卫星本体系相对轨道系的姿态四元数,计算俯仰-滚动-偏航转序下卫星本体系下的欧拉角,得到基于星敏感器信息的姿态确定角,作为系统控制输入;S6、利用由前后拍星敏感器确定的姿态角微分计算得到的姿态角速度,结合由基于星敏感器信息的姿态确定角确定的姿态角估值,执行PD控制算法,计算得到控制力矩;重复S1至S6,实现卫星的自主连续导航和姿态控制。2.如权利要求1所述的基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,所述S1中,获取卫星的当前星上时间对应的儒略世纪T,如式(1):T=t36525.0*3600*24---(1)]]>式(1)中:t为相对2000年1月1日12时UTC时间的星上当前时刻,单位为秒。3.如权利要求1所述的基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,所述S2中,利用当前星上时间对应的儒略世纪和卫星在地球同步轨道的定点位置信息,根据式(2)计算恒星时角SG包含:SG=((18h.697374558+879000h.051336907T)×15+P)×π/180(2)式(2)中:T为星上时间对应的儒略世纪;P为卫星在地球同步轨道定点位置,单位为度。4.如权利要求1所述的基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,所述S3中,利用恒星时角根据式(3)计算得到的轨道坐标系与惯性坐标系之间的姿态转换四元数qoi包含:qoi=22×-cos(π4+SG2)-sin(π4+SG2)sin(π4+SG2)cos(π4+SG2)T---(3)]]>式(3)中:SG为恒星时角,T为星上时间对应的儒略世纪。5.如权利要求1所述的基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,所述S4中,计算得到卫星本体系相对轨道系的姿态四元数包含:将星敏感器输出姿态四元数qoi经安装偏差修正后的值qbi变换为轨道计算时刻卫星本体坐标系相对轨道坐标系的姿态四元数,用qbo表示;姿态四元数qbo计算过程如式(4):qbo=qio⊗qbi---(4)]]>式(4)中:qbi为星敏感器输出姿态四元数qoi经安装偏差修正后的值;qio表示轨道坐标系变换到惯性坐标系的姿态四元数。6.如权利要求1所述的基于恒星时角的姿态控制方法,其特征在于,所述S5中,计算俯仰-滚动-偏航转序下卫星本体系下的欧拉角,得到...
【专利技术属性】
技术研发人员:沈怡颹,何益康,朱晏庆,余维,李苗,马雪阳,孟其琛,
申请(专利权)人:上海航天控制技术研究所,
类型:发明
国别省市:上海;31
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