[发明专利]一种基于实时递推太阳光压力矩辨识方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于实时递推太阳光压力矩辨识方法及系统，其中，该方法包括如下步骤：使得通过姿态反馈控制维持卫星的三轴稳定姿态；建立太阳光压力矩估计模型；利用轨道系角动量方程建立太阳光压力矩和角动量的动力学方程，并将动力学方程离散化；按照固定的时间间隔采集卫星在轨的角动量,根据角动量变化计算在轨实际太阳光压力矩；然后计算三轴修正增益系数；对太阳光压估计模型系数进行修正；利用卫星地方时角级数系列矩阵更新预测误差方差；根据太阳光压系数系列得到为太阳光压系数。本发明解决了卫星在轨的太阳光压力矩计算,并提高了太阳光压力矩计算的精度，在进行太阳光压计算时不需要考虑卫星各个表面的几何形状、光学特征等因素。

技术领域

本发明属于空间飞行器动力学建模与计算技术领域，尤其涉及一种基于实时递推太阳光压力矩辨识方法及系统。

背景技术

本方法为卫星在轨的太阳光压力矩的在轨计算方法，精确获取太阳光压的大小是提高卫星控制精度和性能的有效手段。专利CN201310525249.X于2014年公开了一种高轨光学成像卫星的太阳光压计算方法,专利所述太阳光压反射模型包括用于表征卫星本体的立方体和用于表征卫星帆板的方板,通过计算立方体和帆板与太阳的关系，利用反射模型计算太阳光压。该方法在实施时需要对卫星立方体和帆板的各个表面光学反射系数进行精确试验测定。该专利所述方法依赖于卫星的光学几何形状的精度，和卫星表面光学反射率精度。然后，由于卫星结构复杂、表面并不平整等因素会导致试验结果与在轨的真实光学反射结果有较大误差，从而导致太阳光压计算误差较大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于实时递推太阳光压力矩辨识方法及系统，解决了卫星在轨的太阳光压力矩计算,并提高了太阳光压力矩计算的精度，在进行太阳光压计算时不需要考虑卫星各个表面的几何形状、光学特征等因素。本发明利用卫星用于进行姿态控制的动量装置对太阳光压进行实时的在线估计，从而达到太阳光压计算的目的。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：根据本发明的一个方面，提供了一种基于实时递推太阳光压力矩辨识方法，所述方法包括如下步骤：(1)在卫星上布置三轴动量装置，使得通过姿态反馈控制维持卫星的三轴稳定姿态；(2)建立太阳光压力矩估计模型，太阳光压力矩估计模型中太阳光压力矩是卫星地方时角的级数表示；(3)利用轨道系角动量方程建立太阳光压力矩和角动量的动力学方程，并将动力学方程离散化；(4)按照固定的时间间隔采集卫星在轨的角动量,根据角动量变化计算在轨实际太阳光压力矩；(5)根据步骤(2)中的太阳光压估计模型得到卫星地方时角和卫星地方时角级数系列矩阵；然后计算三轴修正增益系数；(6)利用步骤(4)中的在轨实际太阳光压力矩和太阳光压估计值对太阳光压估计模型系数进行修正；(7)利用卫星地方时角级数系列矩阵φ_k更新预测误差方差；(8)每间隔Δt时间,重复步骤(4)～步骤(7),得到时间系列下的太阳光压系数系列，根据太阳光压系数系列得到为太阳光压系数。

上述基于实时递推太阳光压力矩辨识方法中，在步骤(1)中，在卫星保持三轴姿态稳定的条件下卫星的姿态变化率

上述基于实时递推太阳光压力矩辨识方法中，在步骤(2)中，太阳光压力矩估计模型为:

φ＝[1 cos(θ_s) cos(2θ_s) cos(3θ_s) cos(4θ_s) sin(θ_s) sin(2θ_s) sin(3θ_s) sin(4θ_s)]

α^x＝[α^x0 α^x1 a^x2 α^x3 a^x4 b^x1 b^x2 b^x3 b^x4]^T