[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

说明书

本发明属于自旋卫星姿态估计技术，具体涉及一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法及系统，具体公开了一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法，包括如下步骤：S1：监测模块监测卫星在测站坐标系下卫星的位置矢量；S2：获取目标RCS序列；S3：根建立目标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：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。本发明基于多频段RCS的自旋卫星姿态估计模型，采用改进粒子群算法进行优化求解，实现了自旋卫星在轨姿态估计。

技术领域

本发明属于自旋卫星姿态估计技术，具体涉及一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法及系统。

背景技术

随着各国航天事业的快速发展，在轨运行卫星的种类和数量迅速增加，空间环境越来越恶劣，对探测空间目标的在轨状态提出了更高的要求。空间目标的在轨状态主要有自旋稳定、自旋稳定、重力梯度稳定、翻滚等几类，而周期是衡量自旋稳定、翻滚空间目标在轨状态的一个重要参数。

目前，利用非合作形式测量得到的特性数据估计空间翻滚目标周期的一种重要手段。实际测量中空间翻滚目标雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)受空间目标形状、姿态和雷达性能参数等因素影响，周期估计多根据RCS测量值的变化特征利用人工经验判别。文献[W-J Zhong,J.-S Wang and W-J Ji.The attitude estimation of three-axisstabilized satellites using hybrid particle swarm optimization combined withradar cross section precise prediction.Proc IMechE Part G:Journal ofAerospace Engineering2015；1-13.]提出变区间分组检验相乘积累进动周期估计方法对进动锥体目标RCS特性数据的统计分析，该方法存在倍频分频问题且运算量较大；文献[LuN L,Jin J M.Application of fast multipole method to finite element boundary-integral solution of scattering problems.IEEE Transactions on antennas andpropagation1996；44:781-786.]利用方差分析法估计了空间目标RCS序列的数据周期，该方法同样存在倍频分频问题，且敏感于RCS序列整体的升降趋势；文献 [Robert AM,Jennifer L D,John L B.An information infrastructure for coordinate earthscience oberservations.Proceedings of the 2nd IEEE International Conferenceon Space Mission Challenges for Information Technology2006；397-404.]利用循环自相关和循环平均幅度差函数相结合的方法估计导弹目标的进动周期，由于自相关与平均幅度差函数本身都存在倍频分频问题，两者结合仅仅改变了各分量的绝对大小，相对大小并没有改变，因此仍然存在错估的问题；文献[Harrubggton RF. Field computation bymoment methods.New York:Macmillan1968.]提出了基于非参数秩方差检验的经验模态分解的周期估计方法，该方法能有效克服虚假周期影响，且能改善翻滚目标周期估计精度。以上方法均是直接对测站采集的RCS序列进行分析获得空间目标的RCS，忽略了空间目标旋转、姿态等因素对利用RCS序列进行周期估计的影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种基于RCS测量数据的自旋卫星姿态估计方法及系统。

本发明采用的技术方案是：