[发明专利]一种有效避开地气光影响的卫星对日定向目标姿态的解析确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双矢量方位信息利用解析方法确定卫星对日定向目标姿态的方法，尤其是令星敏感器有效避开地气光影响的目标姿态确定方法，可以保证卫星姿态指向所关心的目标，且全程至少有1个星敏感器可用。

背景技术

为了在轨执行多种飞行任务，卫星需要建立多种工作姿态模式。法国Pleiades卫星是一个典型代表，由于采用了固定帆板结构(如图1所示)，该星为了充电需要从轨道阴影区或成像区的对地定向工作姿态调整到帆板对日充电姿态(帆板轴指向太阳)，并在北/南极轨道区间内保持这种充电姿态(如图2所示)。为了维持这种充电姿态，需要确定出卫星的三轴姿态，一种选择是保证至少有1个星敏感器可用于三轴姿态测量。卫星充电时，已知星敏感器的安装位置(考虑一定小角度扰动)可以保证其不受太阳光的影响，但是，卫星从阴影区或成像区的对地定向姿态调整到帆板对日充电姿态时，或者，在南北极充电区间内，由于卫星相对地球的位置变化，一个不恰当的对日定向目标姿态却可能使得星敏感器受到地气光的干扰影响，因此，必须巧妙设计帆板对日定向目标姿态，使得星敏感器在整个充电区间内都能够避免地气光的影响。

当前，对日定向目标姿态的确定与建立采用如下一种简单方式：根据目标指向要求和卫星机动之前的实际指向，并依据欧拉转动方式设计出欧拉转动方向和转动角，然后通过这一欧拉转动机动使得卫星指向目标；若转动之后的卫星姿态不能保证星敏感器不受地气光的干扰，则绕目标指向按照固定的方向(顺时针或逆时针)缓慢转动星体姿态，从而使得星敏感器脱离地气光的干扰。显然，这种方式存在很大的缺点，即，不能预先设计出避开干扰光源的目标姿态，而必须得结合实际的星体转动尝试建立一个合适的目标姿态。由于卫星在轨运动，星敏感器相对地球的姿态也是不断变化的，这意味着星敏感器很有可能会在某个时刻后重新受到地气光的影响，从而得再次采用星体转动来避开地气光的影响。不难看出，这种简单方式不利于降低卫星控制的复杂程度、成本与风险。

发明内容

本发明的技术解决方案是：通过找到令星敏感器最大可能避开地气光干扰影响的条件，结合对日指向要求，利用双矢量定姿的简单解析方法确定卫星对日定向目标姿态，克服原方法存在的不能离线预先设计和预先避免地气光干扰影响的缺点。

本发明的技术解决方案的方法是：一种有效避开地气光影响的卫星对日定向目标姿态的解析确定方法，如图3所示，具体步骤详述如下：

(1)确定帆板法线在卫星本体系的指向U₁

根据卫星构型设计所确定的帆板安装方位信息，计算帆板法线在卫星本体系中的指向U₁。

设帆板安装方位角为Azimuth₁，俯仰角为Elevation₁，则帆板法线在卫星本体系中的坐标为：

U1=cos(Azimuth1)*cos(Elevation1)sin(Azimuth1)*cos(Elevation1)sin(Elevation1)]]>

(2)确定所选择的星敏感器光轴在卫星本体系的指向U₂