[發(fā)明專利]衛(wèi)星磁矩的分配方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110263562.5
• 申請日: 2021-03-11
• 公開（公告）號: CN113071713B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮宇婷;王曉初;周慶瑞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;B64G1/10
• 代理公司: 北京善任知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11650
• 代理人: 張振偉

本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，提供一種衛(wèi)星磁矩的分配方法和裝置，包括：獲取衛(wèi)星之間的距離信息，根據(jù)所述距離信息和每個衛(wèi)星的磁偶極子信息建立遠場模式下的衛(wèi)星電磁力約束模型；根據(jù)所述距離信息計算衛(wèi)星磁矩分配的轉(zhuǎn)移矩陣；獲取衛(wèi)星之間的電磁力，基于所述衛(wèi)星電磁力模型和所述電磁力對每個所述磁偶極子信息進行約束，以及根據(jù)所述轉(zhuǎn)移矩陣確定約束后的每個所述磁偶極子，得到每個衛(wèi)星磁矩的分配結(jié)果。本發(fā)明不受坐標(biāo)系變化影響，并且采取未簡化的遠場電磁力模型，避免了數(shù)值算法帶來的計算時間過長、資源消耗過多等問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁矩分配技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種衛(wèi)星磁矩的分配方法和裝置。

背景技術(shù)

電磁編隊系統(tǒng)的基本思想是將衛(wèi)星編隊成員等效為可自由調(diào)節(jié)磁偶極矩矢量的“磁鐵”，通過改變它們的磁場關(guān)系實現(xiàn)隊形重構(gòu)。由于線圈和姿態(tài)控制器均由電流驅(qū)動，而產(chǎn)生電流的能量可以從太陽能帆板獲取，故編隊飛行中相對軌道和姿態(tài)的維持或改變不需要消耗任何燃料，并且不存在液體晃動和光學(xué)測量器件污染等各種問題。只要其有足夠的電能，便可以保證相對構(gòu)型的改變和維持，所以特別適合于長時間的衛(wèi)星編隊任務(wù)。

磁矩分配，是根據(jù)所需電磁力合理分配各衛(wèi)星的控制磁矩(或控制電流)。最早Schweighart提出“自由磁偶極子”概念，自由磁偶極子解法是將電磁編隊中一個衛(wèi)星的磁矩設(shè)置為隨機非零的數(shù)值，再利用牛頓法和同倫延拓法等數(shù)值解法，通過磁偶極子間的相互作用力方程組求解其他磁偶極子。同倫延拓法可以系統(tǒng)地找出滿足方程的所有解，但是計算量相對較大，根本思想均采用自由磁偶極子法進行磁矩分配。Ahsun等針對多顆電磁編隊衛(wèi)星的情況，將控制分配問題轉(zhuǎn)換為一個優(yōu)化問題，優(yōu)化了地磁場干擾力矩。Abbott等利用序列二次規(guī)劃方法進行求解磁矩，使線圈功耗最小。

但是這些數(shù)值求解算法都增加了星上計算的難度，沒有充分考慮到工程應(yīng)用中的衛(wèi)星計算機資源的限制，并且電磁力模型采取了簡化的共軸情況，不具有普適性。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述原因，本發(fā)明實施例提供一種衛(wèi)星磁矩的分配方法和裝置。

本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種衛(wèi)星磁矩的分配方法，包括：

獲取衛(wèi)星之間的距離信息，根據(jù)所述距離信息和每個衛(wèi)星的磁偶極子信息建立遠場模式下的衛(wèi)星電磁力約束模型；

根據(jù)所述距離信息計算衛(wèi)星磁矩分配的轉(zhuǎn)移矩陣；

獲取衛(wèi)星之間的電磁力，基于所述衛(wèi)星電磁力模型和所述電磁力對每個所述磁偶極子信息進行約束，以及根據(jù)所述轉(zhuǎn)移矩陣確定約束后的每個所述磁偶極子，得到每個衛(wèi)星磁矩的分配結(jié)果。

可選的，在所述根據(jù)所述距離信息和所述磁偶極子強度建立遠場模式下的衛(wèi)星電磁力約束模型之前，還包括：

在所述距離信息大于線圈半徑的預(yù)設(shè)倍數(shù)時，根據(jù)所述距離信息個所述磁偶極子強度建立遠場模式下的衛(wèi)星電磁力約束模型；

其中，所述線圈半徑為每個所述衛(wèi)星上安裝的環(huán)狀超導(dǎo)線圈的半徑。

可選的，所述根據(jù)所述距離信息和所述磁偶極子強度建立遠場模式下的衛(wèi)星電磁力約束模型，包括：通過

得到遠場模式下衛(wèi)星2對衛(wèi)星1的電磁力其中，為衛(wèi)星1與衛(wèi)星2的距離矢量，d為的模，為衛(wèi)星1的磁偶極子強度，為衛(wèi)星2的磁偶極子強度，μ₀為真空磁導(dǎo)率。

可選的，所述根據(jù)所述距離信息計算衛(wèi)星磁矩分配的轉(zhuǎn)移矩陣，包括：

將所述距離信息旋轉(zhuǎn)和縮放成單位矢量，并計算縮放比例；

根據(jù)