[發明專利]一種矢量調節轉動機構轉動角度的計算方法及裝置

有效

• 申請號: 202010738881.2
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN112066943B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 王海強;張旭;劉丹;仲小清;張承巍
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王永芳

本申請公開了一種矢量調節轉動機構轉動角度的計算方法及裝置，該方法包括：在衛星坐標系下，確定目標點的位置信息、矢量調節轉動機構中轉動軸的安裝信息以及推力器矢量的空間信息，其中，所述安裝信息包括上軸的安裝信息和下軸的安裝信息；根據所述位置信息、所述安裝信息以及所述空間信息計算所述推力器對應的矢量和所述目標點組成的平面與所述下軸垂直時所述上軸的轉動角度；根據所述位置信息、所述安裝信息、所述空間信息以及所述上軸的轉動角度計算所述推力器對應的矢量穿過所述目標點時所述下軸的轉動角度。本申請有利于計算出更精確的轉角和指向，同時有利于實現電推進系統在軌自主運行與控制。

技術領域

本申請涉及航天器設計技術領域，尤其涉及一種矢量調節轉動機構轉動角度的計算方法及裝置。

背景技術

電推進系統由于其比沖高的特點，能夠極大的提升衛星載干比，因而在高軌長壽命衛星上獲得了越來越多的應用。為了擴寬電推進的應用場景，通常會為電推力器配置矢量調節機構，從而實現推力器在軌推力方向調節，使得電推進的應用更靈活。通常推力器在軌推力方向調節的過程為：首先根據實際需求計算出矢量調節機構的轉動角度，然后，根據轉動角度轉動矢量調節機構，進而實現推力器在軌推力方向調節。因此，矢量調節機構轉動角度計算是推力器在軌推力方向調節中一個重要環節。

目前，常見的矢量調節機構轉動角度計算過程為：根據輸入的目標點的坐標信息，按照簡單的幾何理論模型計算并輸出矢量調節機構的轉動角度。對于配備了雙軸矢量調節機構的衛星來說(參見圖1)，輸入的坐標信息與輸出的轉動角度間具有較復雜的幾何變換關系，且其空間幾何關系受到安裝誤差、轉角控制誤差等多種因素的影響。按照簡單的幾何理論模型進行轉角計算，會得到誤差較大的結果。如何快速的計算出矢量調節機構的轉動角度，并將誤差因素引入計算過程，既有利于獲得更精確的轉角和指向，同時有利于實現電推進系統在軌自主運行與控制，因而具有重要的工程意義。

發明內容

本申請解決的技術問題是：針對現有技術中計算得到的矢量調節轉動機構轉動角度的精度較低的問題，本申請提供了一種矢量調節轉動機構轉動角度的計算方法及裝置，本申請實施例所提供的方案中，對于配備雙軸矢量調節機構的衛星，即矢量調節機構包括上軸和下軸，在計算矢量調節機構轉動角度的過程中，通過將目標點的位置信息、矢量調節轉動機構中轉動軸的安裝信息以及推力器矢量的空間信息作為輸入信息，然后，根據目標點的位置信息、矢量調節轉動機構中轉動軸的安裝信息以及推力器矢量的空間信息計算得到上軸轉動角度，再根據上軸轉動角度、目標點的位置信息、矢量調節轉動機構中轉動軸的安裝信息以及推力器矢量的空間信息計算得到下軸轉動角度，即在上軸和下軸轉動角計算過程中引入安裝誤差、轉角控制誤差等多種因素，不僅有利于獲得更精確的轉角和指向，同時有利于實現電推進系統在軌自主運行與控制。

第一方面，本申請實施例提供一種矢量調節轉動機構轉動角度的計算方法，該方法包括：

在衛星坐標系下，確定目標點的位置信息、矢量調節轉動機構中轉動軸的安裝信息以及推力器矢量的空間信息，其中，所述安裝信息包括上軸的安裝信息和下軸的安裝信息；

根據所述位置信息、所述安裝信息以及所述空間信息計算所述推力器對應的矢量和所述目標點組成的平面與所述下軸垂直時所述上軸的轉動角度；

根據所述位置信息、所述安裝信息、所述空間信息以及所述上軸的轉動角度計算所述推力器對應的矢量穿過所述目標點時所述下軸的轉動角度。