[发明专利]卫星磁矩的分配方法和装置

说明书

本发明涉及航天技术领域，提供一种卫星磁矩的分配方法和装置，包括：获取卫星之间的距离信息，根据所述距离信息和每个卫星的磁偶极子信息建立远场模式下的卫星电磁力约束模型；根据所述距离信息计算卫星磁矩分配的转移矩阵；获取卫星之间的电磁力，基于所述卫星电磁力模型和所述电磁力对每个所述磁偶极子信息进行约束，以及根据所述转移矩阵确定约束后的每个所述磁偶极子，得到每个卫星磁矩的分配结果。本发明不受坐标系变化影响，并且采取未简化的远场电磁力模型，避免了数值算法带来的计算时间过长、资源消耗过多等问题。

技术领域

本发明涉及磁矩分配技术领域，尤其涉及一种卫星磁矩的分配方法和装置。

背景技术

电磁编队系统的基本思想是将卫星编队成员等效为可自由调节磁偶极矩矢量的“磁铁”，通过改变它们的磁场关系实现队形重构。由于线圈和姿态控制器均由电流驱动，而产生电流的能量可以从太阳能帆板获取，故编队飞行中相对轨道和姿态的维持或改变不需要消耗任何燃料，并且不存在液体晃动和光学测量器件污染等各种问题。只要其有足够的电能，便可以保证相对构型的改变和维持，所以特别适合于长时间的卫星编队任务。

磁矩分配，是根据所需电磁力合理分配各卫星的控制磁矩(或控制电流)。最早Schweighart提出“自由磁偶极子”概念，自由磁偶极子解法是将电磁编队中一个卫星的磁矩设置为随机非零的数值，再利用牛顿法和同伦延拓法等数值解法，通过磁偶极子间的相互作用力方程组求解其他磁偶极子。同伦延拓法可以系统地找出满足方程的所有解，但是计算量相对较大，根本思想均采用自由磁偶极子法进行磁矩分配。Ahsun等针对多颗电磁编队卫星的情况，将控制分配问题转换为一个优化问题，优化了地磁场干扰力矩。Abbott等利用序列二次规划方法进行求解磁矩，使线圈功耗最小。

但是这些数值求解算法都增加了星上计算的难度，没有充分考虑到工程应用中的卫星计算机资源的限制，并且电磁力模型采取了简化的共轴情况，不具有普适性。

发明内容

基于上述原因，本发明实施例提供一种卫星磁矩的分配方法和装置。

本发明实施例的第一方面，提供一种卫星磁矩的分配方法，包括：

获取卫星之间的距离信息，根据所述距离信息和每个卫星的磁偶极子信息建立远场模式下的卫星电磁力约束模型；

根据所述距离信息计算卫星磁矩分配的转移矩阵；

获取卫星之间的电磁力，基于所述卫星电磁力模型和所述电磁力对每个所述磁偶极子信息进行约束，以及根据所述转移矩阵确定约束后的每个所述磁偶极子，得到每个卫星磁矩的分配结果。

可选的，在所述根据所述距离信息和所述磁偶极子强度建立远场模式下的卫星电磁力约束模型之前，还包括：

在所述距离信息大于线圈半径的预设倍数时，根据所述距离信息个所述磁偶极子强度建立远场模式下的卫星电磁力约束模型；

其中，所述线圈半径为每个所述卫星上安装的环状超导线圈的半径。

可选的，所述根据所述距离信息和所述磁偶极子强度建立远场模式下的卫星电磁力约束模型，包括：通过

得到远场模式下卫星2对卫星1的电磁力其中，为卫星1与卫星2的距离矢量，d为的模，为卫星1的磁偶极子强度，为卫星2的磁偶极子强度，μ₀为真空磁导率。

可选的，所述根据所述距离信息计算卫星磁矩分配的转移矩阵，包括：

将所述距离信息旋转和缩放成单位矢量，并计算缩放比例；

根据