[發(fā)明專利]深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011418888.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN112520070B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 信思博;張偉;朱新波;李綠萍;方寶東;王田野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海衛(wèi)星工程研究所
• 主分類號(hào): B64G1/24
• 分類號(hào): B64G1/24
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

1.一種深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法，其特征在于，包括：

步驟1：通過(guò)加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量探測(cè)器速度增量，并計(jì)算其在本體系下的速度增量；

步驟2：計(jì)算本體系下的速度增量與目標(biāo)速度增量的夾角；

步驟3：判斷夾角是否大于預(yù)設(shè)修正門限，若大于，則計(jì)算修正姿態(tài)四元數(shù)，否則保持修正姿態(tài)四元數(shù)為上一拍值；

步驟4：實(shí)時(shí)計(jì)算修正后的目標(biāo)姿態(tài)，并引入姿態(tài)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)因推力矢量偏差引起的速度方向誤差的修正。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法，其特征在于，探測(cè)器上安裝有加速度計(jì)，在軌控階段實(shí)時(shí)輸出整器的速度增量投影在加速度計(jì)測(cè)量軸上的分量，并根據(jù)加速度計(jì)的安裝矩陣解算出速度增量在本體系上的分量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法，其特征在于，所述步驟2中，本體系下的速度增量與目標(biāo)速度增量的夾角Δθ計(jì)算公式為：

其中，為目標(biāo)速度增量在本體系下的投影；為探測(cè)器速度增量在本體系下的投影。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法，其特征在于，所述步驟3中，根據(jù)探測(cè)器軌控階段速度增量方向控制精度的要求，地面上注修正門限θ₀數(shù)值，若所得的夾角Δθ小于門限θ₀，計(jì)算公式為：

若所得的夾角Δθ大于門限θ₀，則更新修正姿態(tài)四元數(shù)Δq，計(jì)算公式為：

其中，e₁，e₂，e₃分別表示修正四元數(shù)的歐拉軸；k表示當(dāng)前運(yùn)行節(jié)拍計(jì)數(shù)；Δq(0)表示修正四元數(shù)的初始值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正方法，其特征在于，修正后的目標(biāo)姿態(tài)的計(jì)算公式為：

其中，q_bo為修正前目標(biāo)姿態(tài)。

6.一種深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)，其特征在于，包括：

模塊M1：通過(guò)加速度計(jì)實(shí)時(shí)測(cè)量探測(cè)器速度增量，并計(jì)算其在本體系下的速度增量；

模塊M2：計(jì)算本體系下的速度增量與目標(biāo)速度增量的夾角；

模塊M3：判斷夾角是否大于預(yù)設(shè)修正門限，若大于，則計(jì)算修正姿態(tài)四元數(shù)，否則保持修正姿態(tài)四元數(shù)為上一拍值；

模塊M4：實(shí)時(shí)計(jì)算修正后的目標(biāo)姿態(tài)，并引入姿態(tài)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)因推力矢量偏差引起的速度方向誤差的修正。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)，其特征在于，探測(cè)器上安裝有加速度計(jì)，在軌控階段實(shí)時(shí)輸出整器的速度增量投影在加速度計(jì)測(cè)量軸上的分量，并根據(jù)加速度計(jì)的安裝矩陣解算出速度增量在本體系上的分量。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊M2中，本體系下的速度增量與目標(biāo)速度增量的夾角Δθ計(jì)算公式為：

其中，為目標(biāo)速度增量在本體系下的投影；為探測(cè)器速度增量在本體系下的投影。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)，其特征在于，所述模塊M3中，根據(jù)探測(cè)器軌控階段速度增量方向控制精度的要求，地面上注修正門限θ₀數(shù)值，若所得的夾角Δθ小于門限θ₀，計(jì)算公式為：

若所得的夾角Δθ大于門限θ₀，則更新修正姿態(tài)四元數(shù)Δq，計(jì)算公式為：

其中，e₁，e₂，e₃分別表示修正四元數(shù)的歐拉軸；k表示當(dāng)前運(yùn)行節(jié)拍計(jì)數(shù)；Δq(0)表示修正四元數(shù)的初始值。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的深空探測(cè)器推力矢量實(shí)時(shí)修正系統(tǒng)，其特征在于，修正后的目標(biāo)姿態(tài)的計(jì)算公式為：

其中，q_bo為修正前目標(biāo)姿態(tài)。