[发明专利]一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法

权利要求书

1.一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，其特征在于，所述卫星入轨快速成像方法包括以下步骤：

步骤一、利用地球星历和火箭安装方向计算卫星在箭上的初始姿态；

步骤二、利用星上陀螺组件进行发射段卫星姿态实时积分定姿；

步骤三、星箭分离后，控制卫星快速机动成像；

定义箭上首次计算时刻为t₀、点火时刻为t₁、星箭分离时刻为t₂和成像时刻为t₃，定义t₀时刻和t₁时刻之间为阶段1，定义t₁时刻和t₂时刻之间为阶段2，定义t₂时刻和t₃时刻之间为阶段3，

在步骤一中，具体包括以下步骤：

步骤一一、通过地球星历信息，计算t₀时刻地球本体固连坐标系相对于J2000坐标系的姿态矩阵，记为矩阵R_ei(t₀)；

步骤一二、通过发射点经、纬度信息，计算发射点北东地坐标系相对于地球本体固连坐标系的姿态矩阵，记为矩阵R_de；

步骤一三、通过火箭射前安装方向信息，计算火箭本体坐标系相对于发射点北东地坐标系的旋转矩阵，记为矩阵R_rd；

步骤一四、通过卫星与火箭的相对安装关系，计算得到卫星相对于火箭的姿态矩阵，记为矩阵R_sr；

步骤一五、计算初始t₀时刻卫星的惯性姿态矩阵：

R_si(t₀)＝R_sr·R_rd·R_de·R_ei(t₀)

计算结果R_si(t₀)即为t₀时刻卫星的初始姿态。

2.根据权利要求1所述的一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，其特征在于，在步骤二中，具体的，t₀时刻完成初始姿态计算后，在阶段1和阶段2，通过星上安装的陀螺组件进行积分定姿，根据姿态运动学方程：

其中，

ω_x、ω_y和ω_z为陀螺测量角速度在卫星本体坐标系下的分量，R(t)为t时刻的姿态矩阵，为t时刻姿态矩阵的变化率，根据此方法，通过积分的方式推至t₂时刻卫星的姿态。

3.根据权利要求2所述的一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，其特征在于，在步骤三中，具体的，t₂时刻星箭分离后，控制卫星以陀螺积分定姿得到的姿态为基准进行姿态机动，直接机动至对成像目标点指向的姿态，通过星敏感器测量得到的高精度绝对姿态对陀螺积分姿态进行修正，得到高精度的姿态确定结果，满足成像要求后，相机按照预定程序完成成像任务。