[发明专利]深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算方法及系统

权利要求书

1.一种深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算方法，其特征在于，包括：

步骤M1：在探测器轨控期间使用加速度计和陀螺测量值，计算惯性系下的实际三轴速度增量；

步骤M2：使用惯性系下的实际速度增量与目标值比较计算夹角，辨识出推力方向偏差；

所述步骤M1包括：

步骤M1.1：在探测器轨控阶段，使用加速度计实时测量整器加速度，使用陀螺实时递推整器惯性姿态；

步骤M1.2：根据整器加速度和整器惯性姿态，计算惯性系下的整器加速度，并在惯性系下积分，得到轨控阶段整器在惯性系下的实际三轴速度增量；

所述步骤M2包括：

步骤M2.1：根据标称点火姿态和发动机安装方向计算目标加速度矢量；

步骤M2.2：利用目标加速度矢量与实际速度增量比较计算夹角。

2.根据权利要求1所述的深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算方法，其特征在于，所述步骤M1.1包括：加速度计与探测器连接，在轨控阶段实时输出整器的速度增量；陀螺与探测器连接，实时递推整器惯性姿态。

3.根据权利要求1所述的深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算方法，其特征在于，所述步骤M1.2中根据整器加速度和整器惯性姿态，计算惯性系下的整器加速度包括：

其中，C_bi^T为探测器惯性姿态的转置；[a_x a_y a_z]为加速度计原始测量值，[a_ix a_iy a_iz]为惯性系下加速度，i表示惯性坐标系；

轨控期间速度增量由惯性加速度积分得到，计算公式为：

4.根据权利要求1所述的深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算方法，其特征在于，所述步骤M2.2包括：

根据目标点火姿态和推力器安装方向，确定惯性系下的目标加速度矢量实测速度增量与目标值的夹角Δθ计算公式为：

惯性系下的目标加速度矢量计算公式为：

其中，[u_x u_y u_z]表示推力器安装方向在本体系的投影分量，C_bi为深空探测器的目标点火姿态，用惯性系到本体系的姿态矩阵描述；

实测速度增量与目标值的夹角Δθ计算公式：

5.一种深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算系统，其特征在于，包括：

模块M1：在探测器轨控期间使用加速度计和陀螺测量值，计算惯性系下的实际三轴速度增量；

模块M2：使用惯性系下的实际速度增量与目标值比较计算夹角，辨识出推力方向偏差；

所述模块M1包括：

模块M1.1：在探测器轨控阶段，使用加速度计实时测量整器加速度，使用陀螺实时递推整器惯性姿态；

模块M1.2：根据整器加速度和整器惯性姿态，计算惯性系下的整器加速度，并在惯性系下积分，得到轨控阶段整器在惯性系下的实际三轴速度增量；

所述模块M2包括：

模块M2.1：根据标称点火姿态和发动机安装方向计算目标加速度矢量；

模块M2.2：利用目标加速度矢量与实际速度增量比较计算夹角；

所述模块M1.1包括：加速度计与探测器连接，在轨控阶段实时输出整器的速度增量；陀螺与探测器连接，实时递推整器惯性姿态；

所述模块M1.2中根据整器加速度和整器惯性姿态，计算惯性系下的整器加速度包括：

其中，C_bi^T为探测器惯性姿态的转置；[a_x a_y a_z]为加速度计原始测量值，[a_ix a_iy a_iz]为惯性系下加速度，i表示惯性坐标系；

轨控期间速度增量由惯性加速度积分得到，计算公式为：

6.根据权利要求5所述的深空探测器推力矢量与目标加速度偏差角计算系统，其特征在于，所述模块M2.2包括：

根据目标点火姿态和推力器安装方向，确定惯性系下的目标加速度矢量实测速度增量与目标值的夹角Δθ计算公式为：

惯性系下的目标加速度矢量计算公式为：

其中，[u_x u_y u_z]表示推力器安装方向在本体系的投影分量，C_bi为深空探测器的目标点火姿态，用惯性系到本体系的姿态矩阵描述；

实测速度增量与目标值的夹角Δθ计算公式：