[发明专利]一种基于太阳敏感器和地球敏感器的卫星姿态捕获方法

说明书

本发明公开一种基于太阳敏感器和地球敏感器的卫星姿态捕获方法、计算机设备和存储介质。在一具体实施方式中，该方法包括：根据太阳敏感器测量太阳矢量，根据地球敏感器测量地球矢量，当太阳矢量和地球矢量均有效时，采用双矢量法完成卫星姿态捕获；当太阳矢量和地球矢量出现至少一个无效时，根据情况自主转换不同的捕获模式，最终实现卫星姿态捕获。该实施方式能自主转换绕日寻地、绕地寻日、全天寻日三种不同的捕获模式，可提高搜索效率，节约星上能源。

技术领域

本发明涉及卫星姿态捕获领域。更具体地，涉及一种基于太阳敏感器和地球敏感器的卫星姿态捕获方法、计算机设备和存储介质。

背景技术

卫星初始入轨或卫星姿态失稳需要恢复正常姿态时，需要进行姿态捕获，确定卫星相对参考坐标系的三轴姿态。太阳敏感器和红外地球敏感器是卫星上常用的姿态测量敏感器。太阳敏感器敏感太阳光，可以给出太阳矢量在卫星本体坐标系中的方位，从而得到星体相对太阳矢量的姿态信息。红外地球敏感器以地球为探测目标，利用红外光学系统探测地球和太空之间红外辐射的差异，通过信息处理，给出在卫星本体坐标系中当地垂线的方位，并得到卫星俯仰和滚动姿态信息。单独采用太阳敏感器或红外地球敏感器无法确定卫星的三轴姿态，可以通过太阳敏感器和红外地球敏感器协同工作完成三轴姿态测量。

对于非太阳同步轨道卫星，太阳方位相对轨道面及质心轨道坐标系变化范围大。静态红外地球敏感器视场小，传统卫星姿态捕获方法存在一定不足。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于太阳敏感器和地球敏感器的卫星姿态捕获方法、计算机设备和存储介质。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明第一方面提供一种基于太阳敏感器和地球敏感器的卫星姿态捕获方法，包括：

根据太阳敏感器测量太阳矢量，根据地球敏感器测量地球矢量，当太阳矢量和地球矢量均有效时，采用双矢量法完成卫星姿态捕获；当太阳矢量和地球矢量出现至少一个无效时，根据情况自主转换不同的捕获模式，最终实现卫星姿态捕获。

在一个具体示例中，所述当太阳矢量和地球矢量出现至少一个无效时，自主转换绕日寻地、绕地寻日或全天寻日三种不同的姿态捕获模式包括：

当太阳矢量有效，地球矢量无效时，执行绕日寻地姿态捕获模式；

当太阳矢量无效，地球矢量有效时，执行绕地寻日姿态捕获模式；

当太阳矢量和地球矢量均无效时，执行全天寻日姿态捕获模式。

在一个具体示例中，所述绕日寻地姿态捕获模式包括：

S211、根据卫星轨道位置及太阳历表，获得太阳矢量在地心赤道惯性系下的坐标S_i，根据太阳敏感器的测量信息及太阳敏感器的安装矩阵，获得太阳矢量在卫星本体系下的坐标S_b；

S212、在星体的x_b轴和-x_b轴方向分别安装太阳敏感器，根据太阳敏感器的安装位置，选择星体的x_b轴或-x_b轴为对日搜索轴；

S213、根据太阳矢量在卫星本体系下的坐标S_b与所述对日搜索轴的夹角计算误差姿态及控制量，将对日搜索轴指向太阳；

S214、根据卫星位置及太阳方位，确定可以直接搜索还是对轨道位置采用分区搜索，若需要分区搜索，在满足搜索条件的轨道位置绕对日搜索轴旋转进行寻地搜索，在不满足搜索条件的轨道位置保持对日姿态不变；若可以直接搜索，进行步骤S216；

S215、确定分区搜索所需的角速度；