[发明专利]卫星从任意姿态到对日定向的控制方法和系统

说明书

本发明公开一种卫星从任意姿态到对日定向的控制方法，该控制方法包含：利用惯性基准单元测量卫星的惯性角度增量，微分后得到惯性角速度；利用0‑1式太阳敏感器测量太阳出现在星体的具体方位，进行捕获太阳，得到太阳方位信号；利用太阳方位信号的变化控制卫星姿态捕获，减小太阳矢量与星体某一轴的夹角，以此进行对日定向。本发明利用0‑1式太阳敏感器的太阳方位信息不仅可以捕获太阳，还利用其太阳方位信号的变化控制卫星对日，为整星的能源供应提供姿态保障，取得了仅用惯性基准单元和0‑1式太阳敏感器实现卫星从异常姿态到对日定向、提高卫星姿态控制精度等有益效果。

技术领域

本发明涉及卫星姿态控制技术领域，具体涉及一种三轴稳定卫星从任意姿态到对日定向的控制方法和系统。

背景技术

三轴稳定卫星在轨运行期间可能会出现姿态失去基准的情况，此时，姿态控制系统将工作在全姿态捕获模式。全姿态捕获的基本功能就是要实现星体对太阳定向，即太阳电池阵的法向方向与太阳矢量的方向基本一致。

目前，卫星对日定向一般采用一种0-1式太阳敏感器进行捕获太阳，使太阳电池阵方向有太阳信号，但是由于这种0-1式太阳敏感器的视场比较大，一般不能满足太阳电池阵的光照条件，因此还需要用模拟式太阳敏感器(或者数字式太阳敏感器)精确测量太阳的方位，使太阳电池阵面的法向方向对准太阳。

在模拟式太阳敏感器(或者数字式太阳敏感器)不可用的情况下，为保证整星能源供应，仍然需要太阳电池阵法线方向对准太阳，因此就有了仅用0-1式太阳敏感器实现捕获太阳和对日定向的需求。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明提供一种卫星从任意姿态到对日定向的控制方法和系统，可在太阳敏感器不可用的情况下，仅用惯性基准单元和0-1式太阳敏感器实现卫星对日定向，保证卫星整星的能源供应。

为实现上述目的，本发明提供一种卫星从任意姿态到对日定向的控制方法，其特点是，该控制方法包含：

利用惯性基准单元测量卫星的惯性角度增量，微分后得到惯性角速度；

利用0-1式太阳敏感器测量太阳出现在星体的具体方位，进行捕获太阳，得到太阳方位信号；

利用太阳方位信号的变化控制卫星姿态捕获，减小太阳矢量与星体某一轴的夹角，以此进行对日定向。

上述捕获太阳的方法包含：

根据0-1式太阳敏感器输出的太阳方位信号控制卫星绕X、Z轴转动捕获太阳，使星体-Y方向有太阳信号。

上述对日定向方法包含：

当星体仅在-Y方向有太阳信号时，控制星体X、Z轴以前一控制周期的捕获角速度方向继续转动，使星体处在对日定向状态。

上述当星体处于仅－Y方向有太阳信号状态时，继续用0-1式太阳敏感器的信息进行对日定向控制，按式(1)、(2)、(3)得到控制指令力矩：

T_y(k)＝K_Py∫ω_y(k)dt+K_Dyω_y(k) (2)

T_z(k)＝K_Pz(∫ω_z(k)dt-Ψ_cz)+K_Dzω_z(k) (3)