【技术实现步骤摘要】
用于星敏视场保护的卫星姿态导引方法及其系统
[0001]本专利技术涉及卫星姿态动力学与控制,具体地,涉及用于星敏视场保护的卫星姿态导引方法。
技术介绍
[0002]随着星敏感器技术和飞轮技术的长足发展,三轴稳定姿态控制逐渐成为小卫星的主流控制方法。针对低轨(约500km)低倾角(<60
°
)小卫星,为了降低成本,一般不配置太阳电池阵驱动机构,在轨运行期间通过整星姿态控制保证太阳电池阵法向对日。
[0003]为了实现卫星三轴姿态的测量,要求保证在轨全程星敏视场内无干扰光源。根据当前的星敏设计水平,视场内进月球依然可以输出测量信息,因此主要考虑太阳光和地球反射光及地气光的影响。要求当卫星仅配置一台星敏,在轨正常运行期间,全轨任意时刻星敏感器可用;卫星在轨正常待机期间,在光照区保证对日定向,在阴影区保证星敏可用,同时光照区和阴影区的控制参考系切换过渡平稳。
[0004]公开号为CN104296751A的专利技术专利公开了一种多星敏构型布局设计方法,包括如下步骤:步骤一:明确星敏感器光轴与太阳光、地气光及星体物间的最小夹角;步骤二:创建布局设计模型;步骤三:在卫星立体模型中创建每个星敏感器的太阳光抑制角锥、地气光抑制角锥和星体物抑制角锥;步骤四:在卫星模型上实时调整每个星敏感器的布局;步骤五:将两两星敏感器光轴间夹角在2θs
‑
180度之间调整,使该夹角大于太阳光抑制角的两倍;步骤六:旋转星敏感器使恒星相对运动均匀分配到与每个星敏感器光轴垂直的两个坐标轴上。但 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于星敏视场保护的卫星姿态导引方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤S1:根据卫星轨道高度和星敏视场保护角确定星敏光轴矢量在卫星本体系中的朝向,以此划分光照区以及阴影区;步骤S2:根据步骤Sl所划分得到的日照区,建立光照区对日定向导引参考系;步骤S3:根据步骤Sl所划分得到的阴影区,建立阴影区导引参考系;步骤S4:星敏根据步骤S2得到的光照区对日定向导引参考系以及步骤S3所得的阴影区导引参考系引导卫星姿态调整。2.根据权利要求l所述的卫星姿态导引方法,其特征在于,在所述步骤S1中国,所述星敏光轴矢量至少满足以下条件之一:星敏光轴与卫星指地轴的夹角应>[90+(θ
E
‑
θ)+5]
°
;星敏光轴与卫星对日轴的夹角应>(θ
S
+5)
°
。其中,θ
E
表征为地气光保护角,θ
s
表征为强光保护角。3.根据权利要求1所述的卫星姿态导引方法,其特征在于,在所述步骤S2中,具体包括如下步骤:建立光照区对日定向导引参考系,以保证星敏全程不受太阳或地球的干扰,同时维持卫星三轴稳定对日定向,卫星按照导引律绕对日轴慢旋。4.根据权利要求3所述的卫星姿态引导方法,其特征在于,所述建立光照区对日定向导引参考系的建立步骤如下:在光照区中间时刻,建立对日定向坐标系,设为R
L1
,其定义如下:1)原点O
L1
在卫星质心O
c
;2)O
Ll
Z
L1
轴为卫星质心指向太阳的单位矢量SS;3)O
L1
X
L1
轴由轨道面法向单位矢量n与卫星质心指向太阳的单位矢量SS叉乘得到,即:4)O
L1
X
L1
轴、O
L1
Y
L1
轴、O
L1
Z
L1
轴满足右手法则。从而可得坐标系R
L1
以对日定向坐标系R
L1
为参考,建立光照区姿态控制参考坐标系R
L2
,坐标系R
L2
是在R
L1
的基础上根据轨道时间旋转得到的,设光照区姿态控制参考坐标系为:在一个轨道周期内,以出地影时刻t
out
为起点,设光照区时长为t
gz
,参考坐标系R
L2
是一个时变的坐标系,通过绕对日轴慢旋,保证在整个光照区星敏不受地球的影响,参考坐标系R
L2
可根据对日定向坐标系R
L1
结合时间得到,设星上时间为t,则当t
out
≤t≤t
out
+t
gz
时为光照区,期间参考坐标系计算公式如下
其中,R
‑
z
表示绕
‑
O
L1
Z
L1
轴旋转的转换矩阵,可将上式展开为在光照区,要求卫星本体坐标系的
‑
O
b
Z
b
与O
L2
Z<...
【专利技术属性】
技术研发人员:洪振强,吕旺,王赟,李迎杰,施伟璜,彭攀,
申请(专利权)人:上海卫星工程研究所,
类型:发明
国别省市:
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