[发明专利]在轨地球同步自旋卫星红外弦宽差分定姿方法

摘要

本发明公开一种在轨地球同步自旋卫星红外弦宽差分定姿方法，在卫星上只安装红外地球敏感器作为卫星姿态测量部件，卫星定点后，用红外地球敏感器所测得的地球弦宽差分值，来确定卫星自旋轴与轨道法向姿态偏差；进而用卫星的位置信息和法向姿态偏差，确定卫星的姿态。本发明所确定的卫星姿态只与卫星的轨道参数及姿态偏差有关，红外地球敏感器测量不受几何观测条件限制。卫星姿态偏差和姿态确定不受测量器件安装位置误差影响，这有效地提高了姿态确定精度。本发明用测量的真实数据确定卫星姿态，是对理论计算定姿方法的突破。经试验证明，由本发明确定的姿态偏差精度高于0.01°，可用于提高卫星姿态控制和轨道控制的精度及修正姿态误差造成的图像偏差。

主权项

1.一种在轨地球同步自旋卫星红外弦宽差分定姿方法，用于确定在轨地球同步自旋卫星自旋轴相对于轨道法向的姿态偏差，进而确定卫星的姿态，其特征在于：1)在卫星上只安装红外地球敏感器作为卫星姿态的测量部件，当卫星定点后，用红外地球敏感器对地球弦宽进行测量所得到的曲线振幅即差分值，来确定卫星自旋轴与轨道法向姿态偏差；2)用卫星的位置信息和测量计算所得到的卫星姿态偏差，由下式确定卫星的姿态(α，δ)：$\alpha =\left\{\begin{array}{c}{\cos }^{-1}\left(\frac{\pm x}{\sqrt{x^2+y^2}}\right),y>0\\ 2\pi -{\cos }^{-1}\left(\frac{\pm x}{\sqrt{x^2+y^2}}\right),y\le 0\end{array}\right.$ δ＝sin-1(±z)其中x、y和z分别为：x＝sindu·[cosΩ·cos(ω+f)-sinΩ·cosi·sin(ω+f)]+cosdu·sinΩ·siniy＝sindu·[sinΩ·cos(ω+f)+cosΩ·cosi·sin(ω+f)]-cosdu·cosΩ·siniz＝sindu·sini·sin(ω+f)+cosdu·cosi由上式计算的卫星姿态(α，δ)，只与卫星的轨道参数的升交点赤经Ω、倾角i、近地点幅角ω、真近点角f以及姿态偏差du有关，而与卫星到太阳和地球的两个矢量基线长度无关，因此，红外地球敏感器测量不受几何观测条件的限制。