[发明专利]一种卫星机动路径的规划方法与系统

说明书

本发明提供了一种卫星机动路径的规划方法，当卫星由对日定向转为对惯性天区定向时，首先绕太阳电池阵轴向旋转，然后再绕非太阳电池阵轴向的其他轴向旋转，以保证太阳电池阵轴向旋转角度最小，进而保证能源损失最小。本发明还提供了一种卫星机动路径的规划系统。本发明的有益效果是：根据小卫星在机动过程中能源损失最小原则，规划机动路径，首先绕太阳电池阵轴向旋转，然后再绕其他轴向旋转，保证太阳电池阵轴向旋转角度最小，进而保证能源损失最小。

技术领域

本发明涉及卫星机动路径，尤其涉及一种卫星机动路径的规划方法与系统。

背景技术

随着小卫星寿命要求的提高，通过配置太阳电池阵获取太阳能，再将太阳能转化为电能，为卫星平台和载荷提供能源。同时小卫星的功能要求也不断提高，通常要求具有机动的能力，如从对日定向机动至对惯性空间定向等。

对深空探测的小卫星，可以对不同惯性天区目标进行天文观测，包括对星等和光变的观测，与地基望远镜形成有机互补，更加机动灵活的对突发重大天文事件展开观测。此时要求小卫星长期对日定向，执行任务时机动至有效惯性天区，并对惯性天区跟踪成像。

小卫星由对日定向机动至对惯性天区定向时，先计算参考姿态，然后计算姿态偏差四元数，机动过程以最优角度旋转，不存在机动路径规划。随着小卫星低成本、包络小的要求，太阳电池阵不会留有较大的余量，所以要求小卫星在机动过程中能源损失最小，但传统卫星机动过程中能源损失较大，难以满足该要求。

因此，如果尽可能的降低卫星机动过程中的能源损失，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种卫星机动路径的规划方法与系统。

本发明提供了一种卫星机动路径的规划方法，当卫星由对日定向转为对惯性天区定向时，首先绕太阳电池阵轴向旋转，然后再绕非太阳电池阵轴向的其他轴向旋转，以保证太阳电池阵轴向旋转角度最小，进而保证能源损失最小。

作为本发明的进一步改进，卫星长期对日定向，根据遥控指令执行对惯性天区定向，执行任务后，根据指令转回对日定向，等待下一次任务。

作为本发明的进一步改进，当卫星由对惯性天区定向转回对日定向时，首先绕太阳电池阵轴向旋转，再绕非太阳电池阵轴向的其他轴向旋转，以保证太阳电池阵方向能源损失最小，进而保证能源损失最小。

作为本发明的进一步改进，在卫星的机动过程中，以最优旋转角度旋转，采用偏差四元数计算方法计算该最优旋转角度。

作为本发明的进一步改进，所述偏差四元数计算方法的过程如下：

1)首先确定惯性天区在惯性系的位置矢量T＝[Txi Tyi Tzi]，根据Txi和Tzi确定目标矢量在惯性坐标系XiOZi平面内的位置；

2)绕Yi轴旋转角度θ，保证-Zi轴与T在XiOZi平面内的投影重合，其中Txi≥0，则否则

3)再绕Xi轴旋转角度保证-Zi轴与目标天区矢量重合；

4)计算参考四元数其中C2Q()为方向余弦矩阵转四元数的函数，C_x()为绕X轴旋转角速的方向余弦矩阵，C_y()为绕Y轴旋转角速的方向余弦矩阵，根据欧拉21方向进行旋转；

5)计算偏差四元数，根据卫星本体相对惯性系的四元数Q_bi，计算偏差四元数Q_e＝Q_tiQ_bi。

本发明还提供了一种卫星机动路径的规划系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述中任一项所述的方法。