[发明专利]低轨卫星姿态仿真方法

权利要求书

1.一种低轨卫星标称姿态仿真方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤1.1，计算三轴欧拉角速度，具体的，根据三轴姿态稳定度的设计指标，按照模拟高斯白噪声的模式模拟一组符合三轴稳定度指标的三轴欧拉角速度；

步骤1.2，计算三轴欧拉角，具体的，根据三轴欧拉角速度和假定景中心时刻的三轴欧拉角，根据如下公式的积分获得三轴欧拉角：

αt(t)=∫α·t-Δtdt+αt-Δt]]>

其中α_t-Δt为前一时刻的三轴欧拉角，为前一时刻的三轴欧拉角速度，α_t(t)为当前时刻的三轴欧拉角；

步骤1.3，生成测姿坐标系到轨道坐标系的旋转矩阵，具体的，根据设定的旋转矩阵形成顺序以及三轴欧拉角，生成测姿坐标系到轨道坐标系的旋转矩阵

步骤1.4，生成测姿坐标系到J2000的旋转矩阵，根据以下公式，计算测姿坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵以及相应的J2000坐标系下姿态角：

RstarJ2000=RorbitJ2000Rstarorbit]]>

其中：

RorbitJ2000=(X2)X(Y2)X(Z2)X(X2)Y(Y2)Y(Z2)Y(X2)Z(Y2)Z(Z2)Z;Z→2=P→(t)||P→(t)||,X→2=V→(t)ΛZ→2||V→(t)ΛZ→2||,Y→2=Z→2ΛX→2]]>

V(t)＝[Xv_s Yv_s Zv_s]^T，

式中，为测姿坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵；为轨道坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵；为测姿坐标系到轨道坐标系的旋转矩阵；[(Z₂)_X,(Z₂)_Y,(Z₂)_Z]^T为归一化位置向量的三个分量；为卫星质心的位置矢量，为卫星质心的速度矢量；X_s,Y_s,Z_s和分别为卫星质心在J2000坐标系中的位置和速度；

步骤1.5，叠加星敏测姿的高频可测颤振；颤振公式如下：

T=2πω]]>

f=1T=ω2π]]>

ω＝2πf

式中，t为采样间隔，f为颤振的频率，A为颤振的幅度，为相位角，y为颤振大小；

步骤1.6，生成本体坐标系到测姿坐标系的旋转矩阵；具体的，根据设定的旋转矩阵形成顺序以及测姿仪器三轴欧拉安装角，形成本体坐标系到测姿坐标系的旋转矩阵

步骤1.7，生成相机坐标系到本体坐标系的旋转矩阵；具体的，根据设定的旋转矩阵形成顺序以及传感器三轴欧拉安装角，生成相机坐标系到本体坐标系的旋转矩阵

步骤1.8，生成相机坐标系到J2000坐标系的旋转矩阵；具体的，根据上述制作的测姿坐标系相对于J2000的旋转矩阵、本体坐标系到测姿坐标系的旋转矩阵、相机坐标系到本体坐标系的旋转矩阵，按如下式子构成相机坐标系相对J2000坐标系的旋转矩阵：

RcameraJ2000=RstarJ2000·Rbodystar·Rcamerabody]]>

其中，

步骤1.9，生成姿态四元数；根据如下公式生成姿态四元组：

q4=12(1+a11+a22+a33)12q1=14q4(a23-a32)q2=14q4(a31-a13)q3=14q4(a12-a21)]]>

其中，q₁、q₂、q₃、q₄为姿态四元数的四个分量；

上述公式可以根据下面对应关系来计算：

R=a11a12a13a21a22a23a31a32a33]]>

R=q12-q22-q32+q422(q1q2+q3q4)2(q1q3-q2q4)2(q1q2-q3q4)-q12+q22-q32+q422(q2q3+q1q4)2(q1q3+q2q4)2(q2q3-q1q4)-q12-q22+q32+q42;]]>

其中，R为姿态四元数对应旋转矩阵；

步骤1.10，根据生成的姿态四元数对低轨卫星姿态进行仿真计算；

步骤1.11，在计算机显示器上显示仿真结果。