[发明专利]星间激光通信系统的高精度瞄准指向方法及系统

权利要求书

1.一种星间激光通信系统的高精度瞄准指向方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过星载GPS和GNSS获取双星轨道信息，对该轨道信息进行实时推算，得到双星在近焦点坐标系下的位置向量；

将双星在近焦点坐标系下的位置向量转换到赤道坐标系下，得到双星在赤道坐标系下的位置向量；

将双星在赤道坐标系下的位置向量进行矢量相减，得出双星各自的星间瞄准矢量；

将双星各自的星间瞄准矢量由赤道坐标系转换到卫星轨道坐标系，计算得到双星各自的卫星轨道瞄准角度；

计算由于卫星间相对运动导致的光传输时延和星载计算机信息处理时延产生的迟滞时间，并计算由此迟滞时间造成的卫星轨道瞄准角度偏差，获得双星各自的瞄准角度补偿量；

根据卫星平台测量的姿态信息，将双星各自的星间瞄准矢量从卫星轨道坐标系转换到卫星平台坐标系，然后再将双星各自的星间瞄准矢量从卫星平台坐标系转换到终端坐标系；

根据终端坐标系下的双星各自的星间瞄准矢量，计算双星各自的星间初始瞄准角度，将双星各自的星间初始瞄准角度与瞄准角度补偿量相加，得到双星各自的星间瞄准指向角度。

2.根据权利要求1所述的星间激光通信系统的高精度瞄准指向方法，其特征在于，双星在指向时刻t时的卫星平均近点角其中，μ＝398601.2为引力常数，a为卫星的轨道半长轴，T卫星的过近地点时刻；

M(t)＝E(t)-esin(E(t))，E(t)为t时刻卫星的偏近点角，e为卫星的轨道偏心率；

根据上式推算出当前时刻t卫星在近焦点坐标系下的位置向量r_P(t)＝(r(t)·cos(f(t)))X_p+(r(t)·sin(f(t)))Y_p；

其中，r(t)为t时刻卫星位置向量的模，表达式如下：

r(t)＝a(1-ecosE(t))；

其中，f(t)为t时刻卫星的真近点角，表达式如下：

最终指向时刻t在近焦点坐标系下卫星的位置矢量化简如下：X_p、Y_p均为卫星在近焦点坐标系下的单位向量，X_p＝[1 0 0]^T，Y_p＝[0 1 0]^T。

3.根据权利要求2所述的星间激光通信系统的高精度瞄准指向方法，其特征在于，在t时刻卫星在赤道坐标系下的位置矢量

其中，卫星的近焦点坐标系与赤道坐标系的转换矩阵Ω为卫星的升交点赤经、ω为卫星的轨道近地点角度、i为卫星的轨道倾角，则X_p，Y_p变换到地心赤道坐标系下表示记为X_p^l，Y_p^l，表达式如下：

4.根据权利要求1所述的星间激光通信系统的高精度瞄准指向方法，其特征在于，在t时刻赤道坐标系下双星各自的星间瞄准矢量v_I(t)＝r″_I(t)-r′_I(t)，r′_I(t)为双星中的本体卫星在t时刻时在赤道坐标系下的位置向量，r″_I(t)为双星中的对方卫星在t时刻时在赤道坐标系下的位置向量。