[发明专利]一种卫星姿态轨道确定系统及方法

权利要求书

1.一种卫星姿态轨道确定系统，该系统包含星上子系统，其特征在于，所述星上子系统包含：

姿态轨道信号采集模块，采集多种导航卫星星座的卫星导航信号、卫星姿态角信号及卫星星光仰角，输出卫星导航信号、卫星姿态角信号及卫星星光仰角至姿态轨道确定模块；

姿态轨道确定模块，从卫星导航信号中获得伪距、伪距率和载波相位数据，对伪距、伪距率和载波相位数据进行误差修正和差分运算，获得星间相对位置信息和星间相对速度信息，并输出至姿轨控计算机；

所述姿态轨道确定模块利用最小二乘最优估计算法及时空统一算法，根据伪距、伪距率和载波相位数据进生成三维位置信息，利用飞行动力学模型和联邦滤波算法，对三维位置信息和卫星星光仰角进行联邦滤波算法，生成卫星相对惯性系的位置信息和卫星相对惯性系的速度信息，并输出至姿轨控计算机；

所述姿态轨道确定模块利用卫星导航信号、卫星姿态角信息及卫星星光仰角，进行联合定姿，生成三轴角度，利用联邦滤波算法，对三轴角度进行最优估计，获得卫星的三轴姿态角度和卫星的三轴姿态角速度，并输出至姿轨控计算机；

所述姿轨控计算机根据接收到的星间相对位置信息、星间相对速度信息、卫星相对惯性系的位置信息和卫星相对惯性系的速度信息，输出变轨指令至执行模块，根据卫星的三轴姿态角度和卫星的三轴姿态角速度，输出调姿指令至执行模块；

执行模块，根据变轨指令调整系统所在卫星的轨道，根据调姿指令调整系统所在卫星的姿态。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述星上子系统还包含：

星间通信模块，用以建立与进行合作的卫星间的通信链路，发送星间相对位置信息和星间相对速度信息，接收另一卫星的位置信息和其速度信息并转发给姿态轨道确定模块；

所述姿态轨道确定模块进一步根据另一卫星的位置信息和其速度信息，计算获得星间相对位置信息和星间相对速度信息，并输出至星间通信模块。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包含：

地面子系统，利用通过无线通信链路接收到的卫星姿态信息和卫星轨道信息，生成卫星在轨飞行画面并输出；

所述星上子系统的姿轨控计算机进一步根据变轨指令和调姿指令，生成卫星的姿态信息和卫星轨道信息并输出；

所述星上子系统进一步包含：

卫星平台总线，建立姿轨控计算机与遥测模块间的数据传输通道；

遥测模块，通过平台总线，接收来自姿轨控计算机的卫星姿态信息和卫星轨道信息，并通过无线链路输出卫星姿态信号和卫星轨道信号。

4.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述姿态轨道信号采集模块包含：

多模卫星导航GNSS接收机，采集多种导航卫星星座的卫星导航信息，并输出至姿态轨道确定模块；

惯性器件，采集卫星的卫星姿态角信号，并输出至姿态轨道确定模块；

星敏感器，采集卫星的卫星星光仰角及四元数姿态角，并输出至姿态轨道确定模块；

地球敏感器，采集卫星的卫星姿态角信息，并输出至姿态轨道确定模块；

所述多种导航卫星星座至少包含北斗卫星和全球定位系统GPS卫星。