[发明专利]一种星敏感器四元数的仿真分析方法

权利要求书

1.一种星敏感器四元数的仿真分析方法，其特征在于步骤如下：

(1)使用仿真工具建立卫星，设置卫星的初始轨道根数；

(2)根据步骤(1)所建立的卫星及设置的初始轨道根数，获取限定时间周期内卫星的轨道根数和卫星在J2000惯性坐标系下的轨道位置R_sat(t)；

(3)根据步骤(2)所得的卫星轨道位置R_sat(t)和需要观测的地面目标点大地经纬度[Lon_d,Lat_d]，计算卫星观测时刻的滚动角；

(4)根据步骤(3)计算的卫星观测时刻滚动角、步骤(2)所得的限定时间周期内卫星轨道根数，计算限定时间周期内卫星的偏流角；

(5)根据步骤(3)计算的卫星观测时刻滚动角、步骤(4)计算的限定时间周期内卫星偏流角、步骤(2)所得的限定时间周期内卫星轨道根数，计算限定时间周期内星敏感器测量坐标系相对于J2000惯性坐标系的姿态矩阵A_si：

A_si＝A_sb*A_bo*A_oi

A_sb表示星敏感器测量坐标系相对于卫星本体坐标系的姿态矩阵；A_bo表示卫星本体坐标系相对于轨道坐标系的姿态矩阵；A_oi表示轨道坐标系相对于J2000惯性坐标系的姿态矩阵；

(6)根据步骤(5)计算的限定时间周期内星敏感器测量坐标系相对于J2000惯性坐标系的姿态矩阵，计算星敏感器测量坐标系相对于J2000惯性坐标系的星敏感器四元数。

2.根据权利要求1所述的一种星敏感器四元数的仿真分析方法，其特征在于：所述步骤(3)具体实现步骤如下：

(3.1)根据地面目标点的大地经纬度[Lon_d,Lat_d]，计算限定时间周期内地面目标点在J2000惯性坐标系下的位置R_if(t)；

(3.2)根据R_if(t)与卫星在J2000惯性坐标系下的轨道位置R_sat(t)，得到卫星在J2000惯性坐标系下指向地面目标点的矢量R_f(t)；

(3.3)将矢量R_f(t)由J2000惯性坐标系转换到卫星轨道坐标系，得到卫星轨道坐标系下的矢量R_o(t)；

(3.4)根据矢量R_o(t)得到卫星观测时刻的滚动角。

3.根据权利要求1所述的一种星敏感器四元数的仿真分析方法，其特征在于：所述步骤(5)中用到的由卫星轨道坐标系转换到卫星本体坐标系的姿态矩阵，根据绕卫星本体坐标轴的欧拉转动确定，姿态矩阵对应的欧拉角与转动次序有关，转动次序与卫星控制系统所用转序相同。

4.根据权利要求1所述的一种星敏感器四元数的仿真分析方法，其特征在于：当欧拉角按ZXY轴转动次序得出，则由卫星轨道坐标系转换到卫星本体坐标系的姿态矩阵A_bo,(Z-X-Y)如下：

其中，θ为卫星滚动角、俯仰角；Ψ为步骤(4)计算的卫星偏流角。

5.根据权利要求1所述的一种星敏感器四元数的仿真分析方法，其特征在于：当欧拉角按XZY轴转动次序得出，则由卫星轨道坐标系转换到卫星本体坐标系的姿态矩阵A_bo,(X-Z-Y)如下：

其中，θ为卫星滚动角、俯仰角；Ψ为步骤(4)计算的卫星偏流角。