[发明专利]评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统

说明书

本发明提供了一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统，包括：步骤S1：计算星敏感器的强光保护角；步骤S2：计算光学相机的强光保护角；步骤S3：计算恒星观测的有效弧段，获取恒星观测时机信息；步骤S4：计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影；步骤S5：在相机光轴方向附近，选择机动角度和亮度均满足要求的恒星，获取目标恒星的位置和星等信息，获取评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报结果信息。本发明搜索适用于卫星观测的恒星，预测恒星观测的时机，提供准确的恒星位置和星等信息，为高精度卫星稳定度和指向精度的评估提供支撑。

技术领域

本发明涉及空间飞行器总体技术，具体地，涉及一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统。

背景技术

姿态稳定度和指向精度为卫星平台的重要指标，直接关系到卫星在轨任务的成败。近年来，随着我国遥感卫星的不断发展，用户对卫星的定量化应用要求也越来越高。作为卫星平台的核心指标，卫星姿态稳定度和指向精度的要求也越来越高。

常规的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法是采用星敏感器和陀螺。但随着卫星姿态稳定度和指向精度的要求不断提高，传统的陀螺和星敏感器渐渐不能满足甚高精度姿态稳定度和指向精度的评估需求。因此，有必要研究新的评估方法，以第三方视角对姿态稳定度和指向精度指标进行精确评估。

文献《依巴谷恒星在CCD视场内的星位转换和预测》提出了新天文参考系下依巴谷恒星星位转换模型，预测了在CCD视场内的恒星星数分布情况。该文章并未涉及到适用于星载相机恒星观测的预报方法。

文献《适用于星敏感器的预测未知恒星星像质心算法》提出了一种自主预测视场内未知恒星星像质心算法。该算法根据已知恒星信息从主星表中搜索视场内所有未知恒星,并采用这些信息预测所有未知恒星的理想像平面中心,从以这些预测的理想坐标为中心的范围内提取相应的实际星像坐标。该文章并未涉及到适用于星载相机恒星观测的预报方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统。

根据本发明提供的一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，包括：

步骤S1：根据卫星的轨道特性参数信息，计算星敏感器的强光保护角，获取星敏感器的强光保护角计算结果信息；

步骤S2：根据卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机的强光保护角，获取光学相机的强光保护角计算结果信息；

步骤S3：根据星敏感器的强光保护角计算结果信息、光学相机的强光保护角计算结果信息，计算恒星观测的有效弧段，获取恒星观测时机信息；

步骤S4：根据卫星姿态信息、卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影，获取光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影计算结果信息；

步骤S5：根据光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影计算结果信息，在相机光轴方向附近，选择机动角度和亮度均满足要求的恒星，获取目标恒星的位置和星等信息，获取评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报结果信息。

优选地，所述步骤S1包括：

步骤S1.1：所述的计算星敏感器的强光保护角，需要考虑地球地气光和太阳、月球光照影响，计算星敏感器的地球保护角、太阳保护角和月球保护角，其中地球保护角计算公式为：

上式中，α₁为星敏感器的地球保护角；Re为地球半径；H为卫星的轨道高度；θ为地球大气影响角；λ为星敏感器强光保护角；

采用如下公式计算星敏感器的太阳保护角：