[发明专利]绕空间轴的偏流角跟踪控制方法

摘要

本发明涉及一种绕空间轴的偏流角跟踪控制方法，针对可见光相机等有效载荷的偏流角控制需求，首次提出了基于四元数的绕空间轴的偏流角跟踪控制算法，实现了一种更具用通用性的偏流角跟踪方式。根据偏流角计算对应的基准姿态、相机摆镜摆角和相机偏流角，以四元数描述卫星目标姿态，结合当前卫星姿态进行控制偏差四元数计算，而控制用姿态将创新性的直接采用偏差四元数的矢部，以此完成绕空间轴的偏流角跟踪控制。通过预先偏置一个基准姿态扩大侦查和相机成像范围，在目标点确定后进行偏流角精修。本发明通过以四元数来描述目标姿态基准，并用四元数简化描述卫星同姿态基准之间的姿态偏差，一步到位的实现绕空间轴偏流角跟踪控制。

主权项

一种绕空间轴的偏流角跟踪控制方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，根据卫星当前工作的姿态引导模式和摆镜工作状态，配合星上自主任务规划程序，进行基准姿态四元数计算；第二步，根据摆镜摆角和相机偏流角，进行偏流角修正四元数计算；第三步，在基准姿态四元数和偏流角修正四元数的基础上，进行偏流角跟踪控制的最终的目标姿态四元数计算；第四步，根据姿态确定模块给出的当前卫星姿态四元数和第三步得到的目标姿态四元数，进行控制偏差四元数计算，采用偏差四元数的矢部作为控制用姿态；所述第一步具体为：所述姿态引导模式包括快速引导模式、详查引导模式和机动引导模式；其中：在快速引导模式下：所述基准姿态qck的基准姿态四元数为qck＝[1 0 0 0]；在详查引导模式下：当自主规划程序发现目标后送出摆镜摆角的同时，按照3‑1‑2转序记录当前卫星的实时姿态角θ、ψ，下一拍，姿轨控系统根据收到的实时姿态角θ、ψ计算四元数qob即为基准姿态四元数qck，并在相机工作期间保持不变，其中，为滚动姿态角，θ为俯仰姿态角，ψ为偏航姿态，所述Qz(ψ)表示绕z轴转过ψ角度的旋转四元数，为绕x轴转过角度的旋转四元数，Qy(θ)为绕y轴转过θ角度的旋转四元数；表示四元数乘法；机动引导模式：在相机摆镜异常时，通过姿态机动调整相机光轴指向，以代替摆镜转动；此时卫星首先完成转角为的滚动姿态机动，其中和分别为目标摆角和实际摆角，此时基准姿态qck的基准姿态四元数为：