[发明专利]一种卫星入轨初期放气扰动的评估系统与评估方法

说明书

本发明涉及一种卫星入轨初期放气扰动的评估方法，包括步骤如下：(1)在卫星入轨初期，对疑似发生星体放气扰动的现象的卫星，通过卫星遥测获取姿态扰动期间执行机构的遥测数据变化量；(2)计算得到姿态扰动期间作用到卫星本体坐标系三轴上的扰动力矩；(3)基于卫星构型布局设计和可能的放气位点的机械参数，建立卫星放气力学模型，得到放气扰动过程中，卫星各轴扰动力与扰动力矩的关系；(4)根据卫星飞行时间T、扰动力作用时长ΔT、扰动力F的大小及姿态扰动现象，得到姿态扰动现象为卫星放气扰动的判据条件；(5)通过判据条件，对卫星入轨初期的姿态扰动现象进行判断。本发明的方法和模型为放气扰动的在轨处置提供依据。

技术领域

本发明涉及一种卫星放气扰动的评估系统与评估方法。

背景技术

由于卫星星体及部分设备具有一定的密闭性，导致卫星在入轨初期存在由于星体放气引起的姿态扰动，如处理不及时将危及卫星安全。因此，对卫星入轨初期由于星体放气造成姿态扰动的现象进行判断和处置具有重要意义。

在卫星发射过程中，从点火起飞到星箭分离时间较短，卫星外界气压环境变化快，而卫星外表面由于热控的需要采取了严格的热控包覆措施，具有一定的密闭性，星内气体在短时间内较难完全排出星外；且部分星内设备也具有一定的密闭性，完成在真空环境中的放气是一个缓慢的过程。因此，在卫星入轨初期，存在由于星体放气引起的姿态扰动现象。

卫星在轨工作模式基本均为三轴稳定模式，为完成特定的有效载荷任务功能，需具备特定的姿态指向要求，卫星星体的放气现象必然会引起姿态的扰动，进而可能影响卫星任务功能，如处理不及时甚至可能危及卫星安全。用于卫星姿态控制的执行机构包括反作用轮、喷气推力器、陀螺力矩器等，卫星放气造成的姿态扰动将通过姿态控制系统反映到执行机构的状态变化上，造成反作用轮转速变化、或推力器喷气频繁、或陀螺力矩器角度变化等。目前，针对卫星入轨初期的放气扰动现象及影响，尚无明确的可参考借鉴的评估系统和评估方法；有必要对卫星放气扰动的评估系统和评估方法开展研究，通过执行机构的遥测变化对放气扰动现象进行判断，并建立卫星放气模型，实现对放气扰动力的预估计算、对扰动的大小和影响进行评估，以此为依据开展针对性的在轨处置，避免放气扰动对卫星指向功能及卫星安全造成影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种卫星入轨初期放气扰动的评估系统与评估方法，通过卫星执行机构的遥测变化对姿态扰动力矩和扰动力进行定量计算和评估，并提出了采用扰动力、飞行时间和放气时长进行放气扰动评估的判据条件，为放气扰动的在轨处置提供依据。

本发明所采用的技术方案是：一种卫星入轨初期放气扰动的评估方法，包括步骤如下：

(1)在卫星入轨初期，对疑似发生星体放气扰动的现象的卫星，通过卫星遥测获取姿态扰动期间执行机构的遥测数据变化量；

对采用喷气推力器进行姿态控制的卫星，对各推力器在姿态扰动期间的喷气累计时间变化情况进行统计，获取各推力器在姿态扰动期间的喷气工作时长[Δt₁ Δt₂ … Δt_n]；n为卫星配置的姿态控制推力器个数；

对采用反作用轮进行姿态控制的卫星，对各反作用轮在姿态扰动期间的转速变化情况进行统计，获取各反作用轮在姿态扰动期间的转速变化量[Δw₁ Δw₂ … Δw_m]；m为卫星配置的反作用轮个数；

(2)通过步骤(1)中获得的执行机构的遥测数据变化量，计算得到姿态扰动期间作用到卫星本体坐标系三轴上的扰动力矩。

当采用喷气推力器控制卫星姿态时，姿态扰动期间作用到卫星本体坐标系三轴上的扰动力矩为：