[發(fā)明專利]傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010017711.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111176313B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 繩濤;熊亞洲;趙勇;陳利虎;楊磊;白玉鑄;宋新;楊園華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08;B64G1/24;B64G1/44
• 代理公司: 北京奧文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11534
• 代理人: 張文;苗麗娟

本發(fā)明公開(kāi)了一種傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法，該方法包括：根據(jù)衛(wèi)星太陽(yáng)高度角β，選擇太陽(yáng)帆板對(duì)日控制模式。當(dāng)|β|≤15°時(shí)，衛(wèi)星不偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)。當(dāng)15°＜|β|≤45°時(shí)，衛(wèi)星以固定角度偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)。當(dāng)45°＜|β|時(shí)，衛(wèi)星實(shí)時(shí)偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)。本發(fā)明的傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法，綜合考慮了太陽(yáng)能獲取效率與姿態(tài)控制精度之間的關(guān)系，在保證太陽(yáng)帆板對(duì)日性能良好的前提下，能降低能源消耗和姿軌控系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度，提高衛(wèi)星姿態(tài)控制精度，使衛(wèi)星達(dá)到較優(yōu)的綜合性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及星載設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法。

背景技術(shù)

傾斜軌道衛(wèi)星指的是人造衛(wèi)星繞地球圓周運(yùn)動(dòng)的軌道與赤道之間的傾角＞0的衛(wèi)星，這種衛(wèi)星可對(duì)一個(gè)地方實(shí)施定點(diǎn)偵查，還可以進(jìn)行不同緯度的氣象觀測(cè)。對(duì)于帶單自由度太陽(yáng)帆板的衛(wèi)星，由于升交點(diǎn)赤經(jīng)變化和地球公轉(zhuǎn)，太陽(yáng)矢量與衛(wèi)星軌道面的夾角呈大角度變化，由此導(dǎo)致的太陽(yáng)能損失較大。

現(xiàn)有技術(shù)中，一般通過(guò)衛(wèi)星做實(shí)時(shí)的偏航運(yùn)動(dòng)，配合太陽(yáng)帆板的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板轉(zhuǎn)動(dòng)使太陽(yáng)帆板對(duì)日定向。實(shí)時(shí)的偏航機(jī)動(dòng)控制雖然提高了帆板對(duì)日精度，但是也給衛(wèi)星姿態(tài)帶來(lái)了一定的擾動(dòng)，對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)要求較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法。具體技術(shù)方案如下：

一種傾斜軌道衛(wèi)星單自由度太陽(yáng)帆板對(duì)日定向控制方法，所述方法包括：

根據(jù)衛(wèi)星太陽(yáng)高度角β，選擇太陽(yáng)帆板對(duì)日控制模式：

當(dāng)|β|≤15°時(shí)，衛(wèi)星不偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)；

當(dāng)15°＜|β|≤45°時(shí)，衛(wèi)星以固定角度偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)；

當(dāng)45°＜|β|時(shí)，衛(wèi)星實(shí)時(shí)偏航，太陽(yáng)帆板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)太陽(yáng)帆板翻轉(zhuǎn)。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，衛(wèi)星實(shí)時(shí)偏航時(shí)，通過(guò)下述步驟獲取偏航角：

根據(jù)太陽(yáng)星歷與衛(wèi)星軌道參數(shù)，求解太陽(yáng)矢量在軌道系的表示：S_o＝[S_ox,S_oy,S_oz]^T；

若S_ox＞0且S_oy＞0，yaw＝a?tan(|S_oy/S_ox|)；

若S_ox＜0且S_oy＞0，yaw＝π-a?tan(|S_oy/S_ox|)；

若S_ox＜0且S_oy＜0，yaw＝a?tan(|S_oy/S_ox|)-π；

若S_ox＞0且S_oy＜0，yaw＝-a?tan(|S_oy/S_ox|)；

式中，yaw表示偏航角。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，所述方法還包括：

根據(jù)偏航角和太陽(yáng)矢量，獲取中間變量S_on；

S_on＝[cos(yaw)S_ox+sin(yaw)S_oy,cos(yaw)S_oy-sin(yaw)S_ox,S_oz]^T，