[發明專利]基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法及系統

有效

• 申請號: 201911277694.2
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111123961B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 趙輝;邊志強;何益康;陸國平;韓旭;陳祥;洪振強
• 申請（專利權）人: 上海衛星工程研究所
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08;G05D1/10
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

1.一種基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法，其特征在于，包括：

姿態奇異約束分析步驟：以選定的空間中雙矢量r₁(t)與r₂(t)作為姿態基準，根據設定的雙矢量確定三軸姿態準則χ，分析航天器三軸姿態隨時間t的變化規律

確定是否會發生姿態正負180°翻轉的姿態奇異現象；

姿態基準確定誤差約束分析步驟：根據雙矢量確定三軸姿態準則χ，分析雙矢量的確定誤差，分析誤差放大倍數與雙矢量夾角的關系，確定姿態基準確定誤差對雙矢量夾角的約束Γ₁；

姿態機動能力約束分析步驟：確定角動量對雙矢量夾角的約束Γ₂₀，確定力矩對雙矢量夾角的約束Γ₂₁，將約束Γ₂₀和約束Γ₂₁合成姿態機動能力對雙矢量夾角的約束Γ₂；

雙矢量夾角限制范圍設置步驟：根據姿態奇異約束、姿態基準確定誤差對雙矢量夾角的約束Γ₁和姿態機動能力對雙矢量夾角的約束Γ₂，設置雙矢量夾角限制范圍Γ。

2.根據權利要求1所述的基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法，其特征在于，所述姿態基準確定誤差約束分析步驟中，在確定姿態基準確定誤差對雙矢量夾角的約束Γ₁時，同時考慮天線、相機在內的航天器載荷指向誤差要求。

3.根據權利要求1所述的基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法，其特征在于，所述姿態機動能力約束分析步驟包括：

利用剛體動量矩定理，估算航天器跟蹤上雙矢量確定的三軸期望姿態所需要的角動量H(t)，根據航天器姿態機動執行機構配置是否滿足角動量要求，確定角動量對雙矢量夾角的約束Γ₂₀；

根據剛體動量矩定理，估算航天器跟蹤上雙矢量確定的三軸期望姿態所需要的力矩M(t)，根據航天器姿態機動執行機構配置是否滿足力矩要求，確定力矩對雙矢量夾角的約束Γ₂₁；

將約束Γ₂₀和約束Γ₂₁合成姿態機動能力對雙矢量夾角的約束Γ₂。

4.根據權利要求1所述的基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法，其特征在于，所述雙矢量包括地心矢量和太陽矢量。

5.根據權利要求4所述的基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定方法，其特征在于，所述雙矢量確定三軸姿態準則χ包括：X軸根據Y、Z軸由右手定則確定，當地心矢量和太陽矢量平行時，偏航姿態發生180°翻轉的現象。

6.一種基于約束分析的雙矢量夾角限制范圍確定系統，其特征在于，包括：

姿態奇異約束分析模塊：以選定的空間中雙矢量r₁(t)與r₂(t)作為姿態基準，根據設定的雙矢量確定三軸姿態準則χ，分析航天器三軸姿態隨時間t的變化規律確定是否會發生姿態正負180°翻轉的姿態奇異現象；

姿態基準確定誤差約束分析模塊：根據雙矢量確定三軸姿態準則χ，分析雙矢量的確定誤差，分析誤差放大倍數與雙矢量夾角的關系，確定姿態基準確定誤差對雙矢量夾角的約束Γ₁；

姿態機動能力約束分析模塊：確定角動量對雙矢量夾角的約束Γ₂₀，確定力矩對雙矢量夾角的約束Γ₂₁，將約束Γ₂₀和約束Γ₂₁合成姿態機動能力對雙矢量夾角的約束Γ₂；

雙矢量夾角限制范圍設置模塊：根據姿態奇異約束、姿態基準確定誤差對雙矢量夾角的約束Γ₁和姿態機動能力對雙矢量夾角的約束Γ₂，設置雙矢量夾角限制范圍Γ。