[发明专利]一种基于太阳矢量信息的卫星自旋姿态确定方法

说明书

一种基于太阳矢量信息的卫星自旋姿态确定方法，首先在一个时间序列上利用太阳敏感器对太阳进行测量，获得在星体坐标系下的太阳矢量序列。然后，根据太阳敏感器的精度，选取参与计算的太阳矢量。最后根据太阳矢量的变化计算卫星的自旋轴和自旋角速度的大小。本发明方法能够为保证能源安全而采取的消旋与进动控制实施提供输入信息，并能够对措施评估提供依据，具有很强的工程可操作性和可实现性。

技术领域

本发明属于卫星姿态控制领域，涉及一种卫星自旋姿态的确定方法。

背景技术

当卫星在轨期间，由于异常导致星体角速度过大时，为了保证卫星系统的安全性，需要及时了解卫星能源状态；同时，为了保障系统能源安全性而及时采取有效措施，均需要获取卫星自旋轴与太阳矢量的方位信息。

现有的方法主要依靠陀螺对卫星的角速度进行测量，进而采取喷气等措施对卫星进行消旋，但陀螺的量程有限，在卫星大角速度情况下，陀螺会发生饱和，从而导致无法获取卫星的角速度。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于太阳矢量信息的卫星自旋姿态确定方法，利用太阳矢量在星体系下的位置变化，求解出星体的自旋轴及角速度大小，解决了现有技术中当卫星在轨异常导致角速度过大引起陀螺饱和无法获取卫星自旋信息的问题。

本发明的技术解决方案是：一种基于太阳矢量信息的卫星自旋姿态确定方法，包括：

(1)利用太阳敏感器测量得到在星体坐标系下描述的太阳矢量S_b，并记在一个时间序列上测量得到的太阳矢量序列为S_bk，k＝1、2、3、……、N，N为正整数；

(2)在S_bk中，针对K取满足n>m、p>1的正整数m、n、p，并相应提取太阳矢量测量值序列中的四个值S_bm、S_bm+p、S_bn、S_bn+p，计算得到星体自旋轴及自旋角速度大小|ω|：

ΔS_bmp＝S_bm+p-S_bm、ΔS_bnp＝S_bn+p-S_bn

其中Δt为太阳矢量序列中先后两个测量值之间的时间间隔。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明方法完全基于太阳矢量信息而提出，避免了现有技术中由于大角速度陀螺饱和而无法获知卫星角速度信息的问题，并且可以推广到无陀螺情况下来确定卫星角速度；

(2)本发明方法给出了根据太阳敏感器的测量精度来选取测量值计算卫星角速度的策略，可以在卫星消旋控制过程中，特别是在卫星角速度较小的情况下依然能够保持计算精度。

附图说明

图1为本发明方法的流程框图；

图2为本发明实施例中自旋轴在星体系下的位置示意图；

图3为本发明实施例中的自旋角速度的大小示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种基于太阳矢量信息的卫星自旋姿态确定方法，包括如下步骤：

S1，利用太阳敏感器测量得到在星体坐标系(通常星体坐标系定义为：原点在卫星质心，对接环方向为-X方向，帆板方向为Y方向，Z方向符合右手定则)下描述的太阳矢量S_b，在一个时间序列上测量得到太阳矢量序列S_bk，k＝1、2、3、……、N，N为正整数。不失一般性，假设测量序列的时间间隔等长，为Δt；