[发明专利]一种进行卫星对地指向角度调整的方法

权利要求书

1.一种进行卫星对地指向角度调整的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：设计整星姿态机动调整方向；

步骤2：计算得到整星姿态机动调整的角度范围；

步骤3：计算得到整星姿态机动调整的角度步距；

步骤4：设计整星姿态机动的路径；

步骤5：执行姿态机动，进行高度计测量数据分析；

步骤6：卫星按照调整完的姿态角度偏置飞行；

步骤1设计调整方向时，整星姿态机动调整只考虑滚动轴和俯仰轴；调整时既可以先调整滚动轴再调整俯仰轴，也可以先调整俯仰轴再调整滚动轴；

步骤2在计算得到整星姿态机动调整的角度范围时，影响高度计指向偏差的相关参数，包括星体结构变形偏差E1、姿态测量系统安装偏差E2、高度计安装偏差E3、高度计信号发射与机械基准偏差E4，以及其它可能导致在轨指向偏差的因素E5；

所述计算得到整星姿态机动调整的角度范围[A, B]的具体公式如下：

角度范围负边界：A=-(E1+E2+E3+E4+E5) * (1+50%)

角度范围负边界：B=(E1+E2+E3+E4+E5) * (1+50%)

由于滚动角和俯仰角的角度范围需要分别计算，因此角度A分为A_滚动和A_俯仰，角度B分为B_滚动和B_俯仰；

在首次姿态调整时，计算得到的角度范围[A, B]；从第二次姿态调整开始，每调整完一次都用新的角度范围[A’, B’]替换旧的角度范围[A, B]，逐步更新和缩小角度范围[A’,B’]，直到找到最终的目标指向角度为止；

所述步骤3的具体过程为：

设整星姿态控制分系统的姿态机动目标角度范围为M，姿态机动目标角度控制指令参数长度为m个bits，则进行姿态机动时允许的最小调整角度档位α的计算方法为：

α = M / 2^m；

在首次姿态调整时先采取大的角度步距k*α进行姿态机动粗调整，k为正整数，且满足k*αB-A的条件；然后根据步骤2中更新和缩小后的角度范围[A’, B’]，用更小的正整数k’取代上次调整时的k，缩小角度步距k’*α，新生成的k’值仍需满足k’*αB’-A’的条件，直到k’=1为止；

在步骤4中先通过整星姿态机动进行滚动轴单轴调整；若为俯仰轴调整，则下述步骤4中各步骤的滚动角均改为俯仰角；

所述步骤4具体包括：

步骤4-1：利用步骤2中算出的滚动角的角度范围[A_滚动, B_滚动]的中间点C_滚动=0°作为起始角度；

步骤4-2：选用步骤3得到的调整角度步距k_滚动*α；

步骤4-3：先选用滚动轴正向调整的路径，从起始角度C_滚动开始姿态机动一个角度步距k*α；

步骤4-4：反复执行步骤4-3共n次，直到C_滚动+n*k_滚动*α达到步骤2中计算得到的角度范围正边界B_滚动，即C_滚动+n*k_滚动*α≥B_滚动；

步骤4-5：姿态机动直接回到滚动轴角度C_滚动作为起始角度；

步骤4-6：再选用滚动轴反向调整的路径，从起始角度C_滚动开始反向姿态机动一个角度步距k_滚动*α；

步骤4-7：反复执行步骤4-6共n次，直到C_滚动-n*k_滚动*α达到步骤2中计算得到的角度范围负边界A_滚动，即C_滚动-n*k_滚动*α≤A_滚动；

步骤4-8：姿态机动直接回到滚动轴角度C_滚动；

则步骤4的具体姿态机动路径为：

C_滚动→C_滚动+k_滚动*α→C_滚动+2*k_滚动*α→……C_滚动+n*k_滚动*α

→C_滚动→C_滚动-k_滚动*α→C_滚动-2*k_滚动*α→……C_滚动-n*k_滚动*α

→C_滚动；

所述步骤5的具体过程包括：

步骤5-1：按照步骤4中设计的姿态机动路径，在高度计开机的情况下，执行卫星在轨姿态机动调整，采集不同姿态机动调整角度下的高度计测量数据，并进行高度计数据的反演分析；

步骤5-2：根据数据反演分析结果，缩小步骤2中的角度范围，重新确定新的角度范围[A’_滚动, B’_滚动]；

步骤5-3：根据步骤5-2得到的新的角度范围[A’_滚动, B’_滚动]，重新确定新的角度步距k’_滚动*α；新生成的k’_滚动值仍满足k’_滚动*αB’_滚动-A’_滚动的条件；

步骤5-4：根据步骤5-2和步骤5-3的结果重新进入步骤4；

步骤5-5：重复步骤2~步骤5-4，直至k’_滚动=1，高度计数据反演结果已达到最佳为止；

步骤5-6：滚动轴调整完毕后，卫星滚动轴姿态停留在调整完毕的角度上；重复步骤1~步骤5-5，通过姿态机动进行俯仰轴调整；

所述步骤6中，按照步骤1~步骤5先后完成滚动轴和俯仰轴的角度调整工作后，卫星将长期按照调整完毕的滚动和俯仰姿态角度偏置飞行；在此姿态下，高度计信号发射装置严格垂直对地。