[发明专利]临近空间航天器姿态运动特性描述模型及其建模方法

权利要求书

1.临近空间航天器姿态运动特性描述模型，其特征在于，包括：

为计算气动力矩，在100km左右的临近空间进行以下几个基本假设：

1)达到表面的大气分子，把动量完全交给卫星表面；

2)大气热平均运动的速度用麦克斯韦概率最大速度计算约1km/s量级，这小于卫星的速度；

3)从表面离开的大气分子所产生的动量交换略去不计；则：

I_y＞I_z，

其中：θ(t)、ψ(t)、分别为俯仰角、偏航角、滚动角；

为航天器惯量矩阵，L_p＝[l_x l_y l_z]^T为卫星质心到压心的矢径在本体坐标系下的表示，θ₀为初始时刻俯仰角，ω_y0为初始时刻俯仰角速度；ψ₀为初始时刻偏航角，ω_z0为初始时刻偏航角速度；为初始时刻滚动角，ω_x0为初始时刻滚动角速度，α为来流方向与飞行器内法向的夹角。

2.一种临近空间航天器姿态运动特性描述模型的建模方法，其特征在于，包括：

步骤一、气动力矩建模，气动力矩M_ab在卫星本体坐标系下的表达式，

为本体系下气动力，A_p为迎流面面积；

步骤二、建立航天器刚体姿态动力学方程：ω为航天器相对惯性系的姿态角速度，为ω的斜对称阵，T_c为外部控制力矩；

步骤三、将T_c的值取M_ab，对航天器刚体姿态动力学方程求解得到所述临近空间航天器姿态运动特性描述模型。

3.权利要求2所述的临近空间航天器姿态运动特性描述模型的建模方法，其特征在于，步骤一包括：

步骤1.1、得到气动力在VVLH轨道坐标系下的表达式F_o，

步骤1.2、姿态转化矩阵与F_o相乘，在小角度假设下求解，得到本体系下气动力F_b的表示：

姿态转换矩阵为3-1-2方式。