[發明專利]一種大橢圓軌道火星探測器自主對火定向方法

有效

• 申請號: 201110289864.6
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN103017760A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 尹海寧;杜寧;蔡陳生;周連文;李芳華;熊厚玲;范蕾懿
• 申請（專利權）人: 上海航天控制工程研究所
• 主分類號: G01C21/02
• 分類號: G01C21/02;G05D1/08
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 馮和純

1.一種大橢圓軌道火星探測器自主對火定向方法，其特征在于包括如下步驟：

1)獲取地面測控給出的軌道根數初值；

若描述軌道根數的參考坐標系為火星中心地球赤道慣性坐標系，則將軌道參數轉化到火星平赤道慣性坐標系；

若地面測控給出的軌道根數初值采用瞬時軌道根數描述，則將軌道根數轉化為平軌道根數描述；

2)采用簡化的解析方法進行軌道遞推

解析方法的長期項系數，包括火星非球形動力學扁率項和太陽引力項；

短周期項包括火星非球形動力學星扁率項、田諧項和太陽引力項三部分，并考慮軌道半長徑的二階短周期項；

3)建立對火定向基準坐標系

通過軌道遞推獲得預定時刻探測器在火星平赤道坐標系中的位置后，以火星中心-探測器位置矢量為Z軸方向，以Z方向矢量與火星北極矢量的叉乘結果作為X軸方向，進而根據右手定則可確定Y軸方向；

4)對火姿態機動及返回

星上根據地面上注的對火絕對時刻，進行機動時間預估后，開始由精對日狀態轉入對火定向姿態機動，對火機動到位后保持30分鐘，自主返回對日姿態工作模式。

2.根據權利要求1所述的火星探測器自主對火定向方法，其特征在于：所述步驟1-1、2)中，計算平根數、瞬時根數的公式為：

σ(t)=σ‾+σs(1)(t)]]>

σ‾(t)=σ‾0+(δn‾0+σ1)(t-t0)]]>

δn‾0=00000n‾0T]]>

n‾0=a‾0-3/2]]>

σ‾0=σ0-σs(1)(t0)]]>

式中：

σ(t)軌道攝動分析解；初始平均根數；σ₁長期項系數(平均變化的變率)；σ⁽¹⁾_s短周期項系數；平軌道角速度。

3.根據權利要求1所述的火星探測器自主對火定向方法，其特征在于：所述步驟1-3)中，對火定向姿態基準計算公式為：

Z_d＝r_MP/||r_MP||

X_d＝Z_d×h_mi

Y_d＝Z_d×X_d

式中：r_MP為火星中心至探測器矢量；h_mi為火星北極矢量；為火星赤道慣性坐標系至對火定向基準坐標系方向余弦陣；為地心赤道慣性坐標系至對火定向基準坐標系四元數。