[发明专利]一种电推力矢量在轨标定方法

说明书

本发明提供了一种电推力矢量在轨标定方法，确定开机时刻、关机时刻以及所对应的实测卫星位置和速度；根据矢量调节机构转角实测值估计电推力矢量；将估计的电推力矢量在本体系三轴的分量代入开机时刻卫星的轨道运动方程，积分得到关机时刻卫星在地心赤道惯性系的位置和速度；求取电推力矢量在三轴分量的最优估计，实现电推力矢量标定。本发明可以对单台、多台电推力器进行标定，不依赖于标定时间，不需要多次标定，可行性高，实施简单。

技术领域

本发明属于航天测量与控制领域，涉及一种矢量标定方法。

背景技术

电推进系统由于具有比冲高、完成任务所需的工质质量小和控制精度高等优点，在航天中的应用日益广泛。电推力器推力矢量的标定对于位保轨控策略的制定和轨道控制的精度具有重要意义。由于受到地面环境的限制，难以在地面建立与空间环境一致的温度和压力条件；而且也受到地面测量手段的限制，很难实现电推进器的精确标定。因此，为了确保电推进器在轨工作的有效性，需要对其推力进行在轨标定。

工程上往往采用轨道确定和利用角动量的方法进行电推力标定。利用轨道确定的方法通过计算推力器在开机前和关机后的轨道变化量，反算出电推力器的在轨实际推力，这种方法简单易行，但对于两台甚至四台推力的混合效果，需要考虑如何分别标定。利用电推力器工作时引起的星体角动量变化来进行电推力矢量标定的方法，在轨长期使用期间，推力指向质心，用角动量标定推力大小精度较差，根据在轨经验，最好情况下估计误差为2-3％，且角动量标定需要短期内多次进行指向标定，对标定的次数提出了要求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电推力矢量在轨标定方法，基于遗传算法进行电推力矢量在轨标定，将按卫星运动方程积分得到的和实测得到的关机时刻卫星位置和速度和变化相比较，设计了适应度函数。本发明实施简单，能够标定单个推力器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

(1)确定开机时刻、关机时刻以及所对应的实测卫星位置和速度；

(2)根据矢量调节机构转角实测值估计电推力矢量，电推力器三轴合成推力分别为Fbx_idxElec＝Fetsk_idxElec×sin(αM_idxElec)×cos(βM_idxElec)，Fby_idxElec＝-Fetsk_idxElec×sin(βM_idxElec)，Fbz_idxElec＝Fetsk_idxElec×cos(αM_idxElec)×cos(βM_idxElec)，式中，βM_idxElec和αM_idxElec为电推矢量调节机构两轴转角实测值，idxElec为电推力器编号，Fetsk_idxElec为各电推力器在位保工作模式下的标称推力；

(3)将估计的电推力矢量在本体系三轴的分量代入开机时刻卫星的轨道运动方程，积分得到关机时刻卫星在地心赤道惯性系的位置和速度；

(4)求取电推力矢量在三轴分量的最优估计，实现电推力矢量标定。

所述卫星的轨道运动方程为其中，(x,y,z)为卫星地心位置矢量在惯性坐标系的分量，为卫星速度矢量在惯性坐标系的分量，r为地心距，μ为地球引力常数，[a_px,a_py,a_pz]为卫星的轨道摄动加速度，为电推力器推力，m为卫星当前质量。