[发明专利]兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法

权利要求书

1.兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于包括如下闭环控制阶段和偏置阶段；

闭环控制阶段，每个控制周期都执行如下步骤：

(1)基于对地天线的驱动策略，实时计算当前控制周期的对地天线驱动指令角，再根据连续两个控制周期的对地天线驱动指令角，计算对地天线参考角速度；

(2)判断当前时刻距离预设的轨控时刻是否小于第一预设时间段，如果是，则进入偏置阶段；否则，根据步骤(1)计算得到的对地天线参考角速度调整对地天线的姿态，使其实现对地跟踪，重复步骤(1)～步骤(2)；

偏置阶段执行如下步骤：

(3)设置对地天线偏置到安全角度，之后进入步骤(4)；

(4)判断当前时刻距离预设的轨控时刻是否小于第二预设时间段，如果是，则判断对地天线是否偏置到位，如果是，则在轨控时刻执行轨控操作；否则，取消轨控操作。

2.根据权利要求1所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于当对地天线采用先绕本体坐标系X轴旋转，再绕本体坐标系Y轴旋转的驱动策略时，所述对地天线驱动指令角包括对地天线本体坐标系X轴驱动角度和对地天线本体坐标系Y轴驱动角度；所述参考角速度为对地天线本体坐标系X轴参考角速度和对地天线本体坐标系Y轴参考角速度。

3.根据权利要求2所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于所述对地天线驱动指令角通过如下方法计算得到：

(1.1)获取对地天线本体坐标系下的地球矢量R_g：

(1.2)采用先绕X轴旋转再绕Y轴旋转的驱动策略，计算对地天线X轴闭环驱动角度α_g、对地天线Y轴闭环驱动角度β_g；

4.根据权利要求2所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于所述对地天线本体坐标系X轴参考角速度和对地天线本体坐标系Y轴参考角速度的计算公式为：

Dα_g＝2(a_g(k)-a_g(k-1))

Dβ_g＝2(β_g(k)-β_g(k-1))

其中，a_g(k)为当前周期对地天线本体坐标系X轴驱动角度，a_g(k-1)为上一个控制周期对地天线本体坐标系X轴驱动角度；β_g(k)为当前周期对地天线本体坐标系Y轴驱动角度，β_g(k-1)为上一个控制周期对地天线本体坐标系Y轴驱动角度。

5.根据权利要求2所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于所述对地天线驱动指令角计算之后，增加对地天线驱动指令角零位修正的步骤。

6.根据权利要求5所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于所述零位修正方法为：

α_g＝α′_g+Δα

β_g＝β′_g+Δβ；

α′_g为修正前的对地天线本体坐标系X轴驱动角度，α_g为修正后的对地天线本体坐标系X轴驱动角度，β′_g为修正前的对地天线本体坐标系Y轴驱动角度，β_g为修正后的对地天线本体坐标系Y轴驱动角度，Δα为对地天线本体坐标系X轴驱动角度零位偏差，Δβ对地天线本体坐标系Y轴驱动角度零位偏差，通过在轨标定获得。

7.根据权利要求2所述的兼顾精确指向及位置安全的火星探测器对地天线控制方法，其特征在于在计算对地天线本体坐标系X轴参考角速度和对地天线本体坐标系Y轴参考角速度之前，分别将对地天线本体坐标系X轴驱动角度和对地天线本体坐标系Y轴驱动角度进行限幅处理。