[發明專利]一種用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法及系統

有效

• 申請號: 202011087344.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112319857B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 韓亞權;王繼河;張錦繡;孫俊;孫玥
• 申請（專利權）人: 中山大學;上海航天控制技術研究所
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

1.一種用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，至少包括如下步驟：

采用雙矢量定姿模型確定衛星的目標姿態；

對影響遠距離分布式衛星姿態精度的空間環境干擾力矩進行建模；

在初指向姿態控制階段，通過設計的自適應模糊控制算法對衛星進行毫弧度的姿態指向精度的控制；

在高精度姿態跟蹤控制階段，將激光陀螺作為測量器件，并設計衛星對應的掃描不確定區策略；

通過對第一衛星和第二衛星進行初指向姿態控制后，互相指向對面衛星的不確定區；

將第一衛星作為發射端，通過調節航天器平臺以使第一衛星的激光對準第二衛星所在的視場，并通過預設掃描方式和掃描速度驅使第一衛星的激光完全覆蓋第二衛星的不確定區；

在第二衛星的探測器檢測到第一衛星發射的激光后，根據視線軸的位置與入射光束的誤差，調整第二衛星的姿態指向；

關閉第一衛星的激光器，將第二衛星作為發射端，通過調節航天器平臺以使第二衛星的激光對準第一衛星所在的視場，并通過預設掃描方式和掃描速度驅使第二衛星的激光完全覆蓋第一衛星的不確定區；

在第一衛星的探測器檢測到第二衛星發射的激光后，根據視線軸的位置與入射光束的誤差，調整第一衛星的姿態指向。

2.根據權利要求1所述的用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，還包括：

根據衛星的初始位置和初始軌道信息，建立雙矢量定姿模型。

3.根據權利要求2所述的用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，所述采用雙矢量定姿模型確定衛星的目標姿態，具體為：

通過星敏感器對捕獲的星體圖像進行數模轉化和星圖識別，用于計算各衛星本體相對于地心慣性坐標系的姿態信息，并計算出各衛星本體坐標系相對于地心慣性坐標系的姿態轉換矩陣；

根據衛星的初始位置和初始軌道信息，計算出衛星的地心慣性坐標系相對于質心軌道坐標系的姿態轉換矩陣；

根據姿態轉化矩陣分別計算出衛星的質心軌道坐標系到衛星本體坐標系的轉換矩陣后，根據四元數與歐拉角的轉化關系計算得到各衛星的目標姿態。

4.根據權利要求1所述的用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，所述空間環境干擾力矩，包括：重力梯度力矩、剩磁干擾力矩和太陽光壓力矩。

5.根據權利要求1所述的用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，所述設計的自適應模糊控制算法，包括：

根據模糊系統設計得到對應的模糊系統，并選取對應的自適應律；

設計模糊自適應控制器，根據對應的模糊規則進行模糊推理的演算，并利用自適應機構在線整定參數。

6.根據權利要求1所述的用于遠距離分布式衛星的組合姿態控制方法，其特征在于，所述設計衛星對應的掃描不確定區策略，包括：

設計等螺距等線速螺旋掃描方式，從衛星不確定區的中心位置由內到外掃描不確定區。