[發明專利]一種基于星上實時規劃的相控陣數傳引導控制方法

有效

• 申請號: 201710723784.4
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107450582B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉萌萌;徐開;陳福財;童鑫;戴路;陳志剛;范林東;王國剛
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05B13/04
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 于曉慶

一種基于星上實時規劃的相控陣數傳引導控制方法，涉及航天器姿態的確定與控制領域，實現了微小衛星成像后快速數傳以及成像的同時進行數傳的功能。本發明包括：若為成像模式，則成像和數傳優先級分別為1和0；若為兩數傳站同時數傳，則將數傳站優先級排序，優先級高的優先級為1，另一個為0；若為單一數傳，優先級為1；計算相控陣天線的期望指向、方位角與離軸角；若離軸角均滿足約束條件，則無需姿態機動，否則以優先級為1的模式為主；在以優先級為1的模式為主的情況下，若離軸角滿足約束條件，則衛星不需要姿態機動，否則以優先級高的數傳站為期望，通過控制衛星的姿態使相控陣天線指向目標點。本發明可實現快速數傳及成像的同時數傳。

技術領域

本發明涉及航天器姿態的確定與控制技術領域，具體涉及一種基于星上實時規劃的相控陣數傳引導控制方法。

背景技術

針對地面天線的跟蹤控制問題，由于微小衛星使用的是現成的地面站設備，在進行數傳應用時，需要設計針對每個數傳站都有效的方案。因此，通過改變微小衛星的姿態進行數傳控制或者根據微小衛星姿態進行相應的星上天線控制指令計算就會更加方便快捷。針對地面點的數傳控制問題，現有一般采用具有魯棒性的控制器，但是地面點坐標的計算過程中地球模型采用的是球面模型，而實際上，地球并不是規則的球形，因此，采用球面模型來研究地面點的數傳控制問題顯然不合適，影響計算精度。針對天線的指向問題，一般采用相應的控制算法進行解算，但是也只是針對目標點超出天線作用范圍時的情況，針對目標點未超出天線作用范圍的情況卻不適用。

隨著微小衛星技術的發展、視頻以及成像功能的不斷增強，由于數傳站數量以及數傳站可控范圍的約束，將微小衛星拍攝的圖片以及視頻等有用數據和信息在最短時間內下傳，成為目前本領域中關注的重點。因此迫切需要研制出一種可以實現微小衛星成像后快速數傳以及成像的同時進行數傳的數傳引導方案與控制方法。

發明內容

為了實現微小衛星成像后快速數傳以及成像的同時進行數傳的功能，本發明提供一種基于星上實時規劃的相控陣數傳引導控制方法。

本發明為解決技術問題所采用的技術方案如下：

本發明的一種基于星上實時規劃的相控陣數傳引導控制方法，包括以下步驟：

步驟一、衛星天線的選取

在衛星上同時使用一個普通固連天線和一個相控陣天線，或者，在衛星上同時使用至少兩個相控陣天線；

步驟二、衛星現運行模式的確定

若衛星現運行模式為成像模式，則將成像功能優先級設為1，數傳功能優先級設為0；

若為兩數傳站同時數傳，則將數傳站優先級進行排序，優先級高的數傳站數傳優先級設為1，另一個數傳站數傳優先級設為0；

若為單一數傳站的數傳，則優先級設為1；

步驟三、相控陣天線的方位角與離軸角的計算

通過衛星的實時姿態和數傳站的經度、緯度、高度信息得到相控陣天線的期望指向，再經計算得到相控陣天線的方位角與離軸角；

步驟四、衛星在不同工作模式下的相應控制方法

根據步驟三中得到的離軸角信息以及離軸角的60°約束，并根據步驟二中確定的衛星現運行模式與優先級，判斷并選取衛星控制模式：若離軸角均滿足約束條件，則衛星不需要姿態機動，否則以優先級為1的模式為主；

在以優先級為1的模式為主的情況下，若離軸角滿足約束條件，則衛星不需要姿態機動，否則以優先級高的數傳站為期望，通過控制衛星的姿態使相控陣天線指向目標點。

進一步的，步驟一中，至少安裝有兩個相控陣天線。