[发明专利]一种进行卫星对地指向角度调整的方法

说明书

本发明公开了一种进行卫星对地指向角度调整的方法，实现通过整星姿态偏置的方法来修正卫星入轨前后结构变形所带来的高度计信号发射波束指向偏差的目的。包括：设计整星姿态机动调整的方向；分析计算整星姿态机动调整的角度范围；分析计算整星姿态机动调整的角度步距；设计整星姿态机动的路径；执行姿态机动，进行高度计测量数据分析；卫星按照调整完的姿态角度偏置飞行。本发明所述方法适用于装备有高度计的卫星。

技术领域

本发明属于卫星设计领域，涉及一种进行卫星对地指向角度调整的方法。

背景技术

测高卫星的主要功能为测量地表高程信息，可以采用主动和被动两种测量方式。被动测高载荷为光学遥感相机，主动测高载荷为高度计，一般包括微波高度计或激光高度计。高度计具备主动发射信号的能力，并接收自己发送的信号经过地面反射之后的反射信号。其要求自己发射的信号的方向必须非常精确地垂直于卫星星下点地球表面，这样接收到的反射信号将近乎为最短路径，可用于反演获取地面高程信息。这对卫星的姿态指向角度的控制精度提出了较高的要求。

但是，卫星上的高度计的信号发射装置的指向依赖于发射前在地面进行精确测量和标校的结果。而卫星进入轨道后，受发射主动段振动、火工品爆炸冲击、在轨重力卸载、热应力等因素影响，卫星结构会产生一定的变形，从而影响高度计在轨的最终指向。在卫星进行设计时，入轨前后变形量的控制一直都是结构刚度设计的重点，但受限于卫星技术水平、成本控制等因素，无法做到100％避免变形的发生。

不过，经过发射主动段的飞行过程后，卫星结构在轨形成的变形量基本是一个固定值，不会再有变化。有鉴于此，与其不计成本地提高发射前后结构变形控制能力，不如另辟蹊径，通过一定的测量方法获取卫星入轨后相对于入轨前的结构变形量，然后通过整星姿态机动的方式，让卫星在轨以一定的角度偏置飞行，靠整星姿态的变化来补偿结构变形所带来的高度计指向偏差。

对于装备了高度计的卫星，一方面其对信号对地指向精度有非常高的要求，而另一方面它这种“对星下点地表垂直发射接收”的工作模式又天然地具备方便进行指向角度标校的优势。只要能够找到“信号发送-信号接收”数据最优所对应的整星姿态角度，也就可以确定此时的高度计信号发射装置正处于垂直对地的最佳指向。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提出一种进行卫星对地指向角度调整的方法，解决卫星入轨前后由于各种因素导致的结构变形、从而影响高度计发射信号高精度指向的问题。

本发明的技术解决方案是：一种进行卫星对地指向角度调整的方法，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％)