[發明專利]一種軌道短時失效情況下對地定向姿態的計算方法有效
| 申請號： | 201810335798.3 | 申請日： | 2018-04-16 |
| 公開（公告）號： | CN108820253B | 公開（公告）日： | 2020-10-02 |
| 發明（設計）人： | 陽應權;李東;陸姍姍;李曉紅;吳子軼;張靜;萬松;劉爽 | 申請（專利權）人： | 上海微小衛星工程中心 |
| 主分類號： | G01C21/24 | 分類號： | G01C21/24 |
| 代理公司： | 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313 | 代理人： | 張東梅;李鏑的 |
| 地址： | 201203 上*** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 軌道 失效 情況 定向 姿態 計算方法 | ||
本發明公開了一種軌道短時失效情況下對地定向姿態的計算方法，包括：判斷軌道數據有效狀態；當軌道數據有效時，利用當前時刻的軌道信息計算當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息；當軌道數據無效時，利用上一周期的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息和軌道角速度信息擬合計算當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息；以及基于當前時刻的J2000系到衛星本體系的姿態轉化矩陣信息和陀螺測量角速度信息計算衛星本體系相對軌道系的姿態角和姿態角速度。
技術領域
本發明涉及衛星姿態控制領域，特別涉及一種軌道短時失效情況下對地定向姿態的計算方法。
背景技術
航天器在軌對地定向運行時，由于人為的軌道上注錯誤數據或星上軌道計算軟件故障引起軌道數據不可用時，無法利用雙矢量定姿、星敏+陀螺定姿和陀螺積分定姿常規計算航天器本體系相對軌道系的姿態信息，因此姿態控制系統可能出現控制不穩定、控制性能下降，甚至由于長時間不能定姿而進入定姿故障模式，最終導致姿控系統退出穩定三軸輪控而進入安全模式，無法正常進行對地定向任務。
現有的衛星/航天器對地定姿方法是利用航天器軌道數據計算J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣，以及利用星敏數據或雙矢量定姿方法計算出衛星本體系相對J2000系的姿態矩陣信息和真實陀螺測量獲得的角速度信息，最后計算出衛星/航天器本體系相對于軌道系的姿態矩陣(姿態角)和姿態角速度。
軌道參數信息是三軸穩定航天器姿態計算的重要依據，現有的計算方案與軌道數據密切相關，當軌道數據無效，就無法計算J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣，因此就無法計算出本體系相對軌道系的姿態角和姿態角速度信息，導致姿控進入定姿故障模式。
為了增強姿控系統的可靠性，避免軌道數據暫時失效進入安全模式，必須采用新的思路去解決這個問題。
發明內容
針對現有技術中的軌道參數信息作為三軸穩定航天器姿態計算的重要依據，計算方案與軌道數據密切相關，當軌道數據無效，就無法計算J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣的問題，根據本發明的一個實施例，提供一種軌道短時失效情況下對地定向姿態的計算方法，包括：
判斷軌道數據有效狀態；
當軌道數據有效時，利用當前時刻的軌道信息計算當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息；
當軌道數據無效時，利用上一有效時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息和軌道角速度信息擬合計算當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息；以及
基于當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣信息和真實陀螺測量信息計算衛星本體系相對軌道系的姿態角和姿態角速度。
在本發明的一個實施例中，利用當前時刻的軌道信息計算J2000系到軌道系的轉化矩陣信息的方法為：
uRi·uVi＝(uRixuVix+uRiyuViy+uRizuViz)
uRi·uRi＝(uRixuRix+uRiyuRiy+uRizuRiz)
其中為當前時刻的軌道J2000系下位置矢量歸一化后的矢量，為當前時刻的J2000速度矢量歸一化后的矢量，Aoi為當前時刻的J2000系到軌道系的姿態轉化矩陣。
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