[發明專利]一種自適應規避太陽的數傳姿態規劃方法

有效

• 申請號: 202110619246.7
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113386979B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 沈瑩;童鑫;龔澤宇;范林東;戴路;鐘興
• 申請（專利權）人: 長光衛星技術股份有限公司
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

1.一種自適應規避太陽的數傳姿態規劃方法，其特征是：包括以下步驟：

步驟1：根據J2000系下太陽矢量和J2000系與WGS84系之間的轉換矩陣確定WGS84系下太陽矢量；

步驟2：根據WGS84系下太陽矢量，確定太陽矢量與光學遙感衛星飛行方向夾角；

步驟3：根據入射太陽光的角度大小，自適應調整凝視數傳姿態，對數傳姿態進行規劃；

所述步驟3具體為：

步驟3.1：對地凝視姿態求解，根據歐拉軸角定義，為使衛星光軸指向特定地面目標點，將軌道坐標系繞歐拉軸L逆時針旋轉ξ角度，得到軌道系下的期望姿態，地心-衛星矢量R與地心-地面站矢量R_D所構成的平面的法向量即為所求歐拉軸L，通過下式表示L：

衛星-地心矢量-R與地心-地面站矢量R_D之間的夾角即為所求歐拉角ξ，通過下式表示ξ：

步驟3.2：當軌道坐標系的X軸、Y軸和Z軸在WGS-84坐標系下的單位向量分別為分量r_x、r_y和r_z，則軌道坐標系下期望的凝視姿態四元數為：

步驟3.3：相機和相控陣天線均與本體系Z軸重合，凝視姿態保證星體Z軸始終指向地面站，使用相控陣天線的中心波束進行長時間地連續地對地數傳，利用相控陣天線在最大波束角范圍內數傳，實時調整對地凝視姿態；

姿態調整四元數為δ為姿態調整角度，則實際期望坐標系相對軌道坐標系的四元數為q＝q₀·q_δ；

當飛行方向與太陽矢量的夾角θ為銳角時，太陽光線在飛行方向的前方；當θ為鈍角時，太陽光線在飛行方向的后方；所述最大波束角為60°；

當θ為銳角時，太陽光線在飛行方向的前方，將衛星姿態繞軌道系Y軸向后調整δ：

當θ為鈍角時，太陽光線在飛行方向的后方，將衛星姿態繞軌道系Y軸向前調整δ：

δ為姿態調整角度，α為太陽矢量與衛星-地面站矢量夾角。

2.根據權利要求1所述的一種自適應規避太陽的數傳姿態規劃方法，其特征是：所述步驟2具體為：

步驟2.1：計算太陽矢量與衛星飛行方向夾角，當某一數傳時刻衛星在WGS84系下的速度為V，則飛行方向與太陽矢量的夾角通過下式表示：

步驟2.2：計算入射太陽光大小，某處地面站D的經度、緯度、高度分別為lo、la、h，則當前站在WGS-84系下的坐標為R_D＝(R_DX R_DY R_DZ)，通過下式表示坐標：

其中，為成像點處地球半徑，r_e＝6378173m為地球赤道平均半徑，e＝0.081819190928906為地球扁率；

衛星在WGS84系下的位置為R＝[R_X R_Y R_Z]，則在WGS84系中衛星指向地面站D的矢量為：

R_SD＝[R_DX-R_X R_DY-R_Y R_DZ-R_Z]

通過下式表示太陽矢量與衛星-地面站矢量夾角α：