[發(fā)明專利]一種在軌維護(hù)衛(wèi)星傳感器指向控制角度計算方法

有效

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• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111998821B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張峰;李悅;趙雙;祝周鵬;蘇毅;王興;高宇軒;張可;石彭輝;王景浩;張玲杰;孫行;任曉東;齊煒胤;李旻昊;劉傳浩;徐晨露
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍32032部隊
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G06F17/16;B64G1/10
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 鄭婉婷

1.一種在軌維護(hù)衛(wèi)星傳感器指向控制角度計算方法，其特征在于，該方法包括：

步驟一、接收目標(biāo)星和在軌維護(hù)衛(wèi)星推送的最新的軌道參數(shù)以及任務(wù)期間內(nèi)在軌維護(hù)衛(wèi)星的姿態(tài)角；

步驟二、根據(jù)目標(biāo)星和在軌維護(hù)衛(wèi)星最新的軌道參數(shù)，按照預(yù)定的時間間隔，通過外推法計算在任務(wù)期間內(nèi)的在軌維護(hù)衛(wèi)星在地心慣性坐標(biāo)系下的位置、速度矢量序列以及目標(biāo)星在地心慣性坐標(biāo)系下的位置矢量序列；

步驟三、根據(jù)在軌維護(hù)衛(wèi)星在地心慣性坐標(biāo)系下的位置、速度矢量序列以及目標(biāo)星在地心慣性坐標(biāo)系下的位置矢量序列，計算每一時刻下，地心慣性坐標(biāo)系向在軌維護(hù)衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)換矩陣，利用轉(zhuǎn)換矩陣將目標(biāo)星在地心慣性坐標(biāo)系下的位置矢量序列轉(zhuǎn)換為在軌維護(hù)衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系下的矢量序列；

步驟四、根據(jù)在軌維護(hù)衛(wèi)星的姿態(tài)角，將目標(biāo)星在在軌維護(hù)衛(wèi)星軌道坐標(biāo)系下的矢量序列表示，轉(zhuǎn)換為在軌維護(hù)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的矢量序列表示；

步驟五、根據(jù)目標(biāo)星在在軌維護(hù)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的矢量序列、在軌維護(hù)衛(wèi)星響應(yīng)指令的間隔、在軌維護(hù)衛(wèi)星的傳感器轉(zhuǎn)動速度以及傳感器視場角寬度或者波束覆蓋寬度，計算出每次控制傳感器指向的時間間隔及指向，得到傳感器的控制指向序列，保證在在軌維護(hù)衛(wèi)星的傳感器轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，目標(biāo)星始終處于在軌維護(hù)衛(wèi)星的傳感器視場角寬度或者波束覆蓋寬度內(nèi)；

步驟六、在軌維護(hù)衛(wèi)星可依據(jù)傳感器的控制指向序列控制傳感器指向，完成傳感器的指向控制，在軌維護(hù)衛(wèi)星傳感器在該指向下完成其相應(yīng)的任務(wù)；

所述步驟二中，預(yù)定的時間間隔ΔT，指在軌維護(hù)衛(wèi)星的指向機(jī)構(gòu)所能完成兩次相鄰的指向控制的時間間隔：

ΔT＝n×ΔT₀；

其中，n為在軌維護(hù)衛(wèi)星的指向機(jī)構(gòu)完成一次指向控制所需的指令條數(shù)；ΔT₀為在軌維護(hù)衛(wèi)星向其指向機(jī)構(gòu)發(fā)送每條指令所需要的時間間隔。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，所述的軌道參數(shù)是根據(jù)地基觀測設(shè)備或者天基觀測設(shè)備對空間合作或者非合作目標(biāo)的觀測結(jié)果，分析得出的描述空間目標(biāo)運行軌道的參數(shù)，采用軌道經(jīng)典六根數(shù)或者雙行軌道根數(shù)表示。

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步驟二中，外推法采用的外推計算模型包括但不限于SGP4模型或HPOP模型中的一種或多種；所述外推計算模型的計算結(jié)果在同一種地心慣性坐標(biāo)系下表示。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述地心慣性坐標(biāo)系包括但不限于J2000慣性坐標(biāo)系、WGS84慣性坐標(biāo)系或TEME坐標(biāo)系中的一種或多種；其中，不同的地心慣性坐標(biāo)系之間存在已知的轉(zhuǎn)換矩陣，可相互轉(zhuǎn)化。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軌道坐標(biāo)系Ox_oy_oz_o的定義包括：

坐標(biāo)系原點O位于在軌維護(hù)衛(wèi)星的質(zhì)心，x_o指向衛(wèi)星速度方向；y_o軸在軌道平面負(fù)法線方向，z_o軸與y_o、x_o軸成右手正交坐標(biāo)系。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟四中，所述的在軌維護(hù)衛(wèi)星本體坐標(biāo)系Ox_by_bz_b是星體固聯(lián)坐標(biāo)系；

其中，O為坐標(biāo)系原點位于在軌維護(hù)衛(wèi)星的質(zhì)心，基準(zhǔn)平面為在軌維護(hù)衛(wèi)星的縱截面，x_b軸沿在軌維護(hù)衛(wèi)星縱軸指向衛(wèi)星頭部方向，z_b軸為在軌維護(hù)衛(wèi)星的縱截面內(nèi)垂直于x_b軸，在軌維護(hù)衛(wèi)星的姿態(tài)角為零時，坐標(biāo)系Ox_by_bz_b與坐標(biāo)系Ox_oy_oz_o重合，此時，x_b軸指向衛(wèi)星速度方向，y_b軸垂直于衛(wèi)星縱截面，z_o軸與y_o、x_o軸成右手正交坐標(biāo)系。