[发明专利]一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法及系统

权利要求书

1.一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：至少设置一个测站，依据测站设置的监测模块监测卫星在测站坐标系下卫星的位置矢量；

S2：根据测站坐标系下卫星的位置矢量，获取卫星在测站坐标系下的俯仰角和方位角，依据俯仰角和方位角获得测站相对卫星的可见弧段，在俯仰角的弧段对测站进行引导跟踪卫星，获取目标RCS序列；

S3：根据测站的监测模块跟踪的目标RCS序列，建立目标RCS序列库；

S4：采用处理器内置的算法模块实现RCS序列的周期估计；

S5：根据获取的先验信息，对自旋稳定卫星姿态估计进行参数设置；

S6：设置粒子群库内的粒子群种群参数，初始化粒子群种群；

S7：评估粒子群种群，获取最优粒子，若迭代次数达到设定的阈值，则结束反演；否则，转S8；

S8：更新粒子群种群，否则转S7。

2.根据权利要求1所述的基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法，其特征在于，在S7中，最优粒子的获取方法如下：根据监测模块获取的轨道根数以及雷达视线角得到目标本体下入射角；根据入射角序列利用处理器内的计算仿真模块对RCS序列进行处理；根据计算模块获取单个粒子的适应度值；优选最优粒子。

3.根据权利要求1所述的基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法，其特征在于，所述测站坐标系下卫星在t时刻的位置矢量为r

上述式中，

M为地球固定坐标系至J2000.0惯性坐标系的转换矩阵；R_b为站心在地球固定坐标下的位置矢量，B₂为准地球固定坐标系至地球固定坐标下的转换矩阵；B₁为瞬时真赤道坐标系至准地球固定坐标系下的转换矩阵；N为瞬时平赤道坐标系至瞬时真赤道坐标系下的转换矩阵；A为J2000.0惯性坐标系至瞬时平赤道坐标系下的转换矩阵；

当俯仰角E＞0时，即可满足测站对卫星的可见条件，获取卫星外推弹道每一时刻在测站坐标系下俯仰角和方位角，可获得测站相对卫星的可见弧段，即可在俯仰角E＞0的弧段对测站进行引导跟踪卫星。

4.根据权利要求1所述的基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法，其特征在于，在S5中，自旋稳定卫星姿态估计为对自旋稳定卫星在卫星本体系下的主轴姿态进行反演，根据测站监测模块测量RCS序列同计算仿真模块RCS序列的残差的目标函数为

式中：RCS_meas(m,n)是第m个测站监测模块测量的第n个弧段的RCS测量序列；RCS_simu(m,n)是第m个监测模块测量的第n个弧段的RCS仿真序列；N_station是应用于卫星姿态反演的测站数；N_arc是每个测站的采用的测量弧段数。

因而，自旋稳定卫星的姿态确定的优化模型如下

上述式中，卫星绕主轴旋转的角速度为ω，

5.一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计系统，其特征在于，包括

设置至少一个跟踪卫星的测站，所述测站设置有监测卫星在测站坐标系下卫星位置矢量的监测模块，

根据所述测站坐标系下卫星的位置矢量，获取目标RCS序列；

设置一个RCS序列库，根据目标RCS序列库优选周期特征明显的RCS序列；

依据处理器内置的算法模块实现优选RCS序列的周期估计。