[发明专利]一种对地面点凝视的卫星期望角速度解析求解方法

摘要

本发明提供一种对地面点凝视的卫星期望角速度解析求解方法，包括以下步骤1)给定卫星轨道状态和地面点空间坐标；2)求解期望姿态下的体轴单位矢量；3)由导出公式求解体轴单位矢量的时间导数；4)由导出公式求解期望凝视角速度。通过本发明可完全避免角度差分运算，所得期望凝视角速度曲线光滑连续。

主权项

一种对地面点凝视的卫星期望角速度解析求解方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取当前时刻的卫星轨道状态和地面点的空间坐标所述的卫星轨道状态为XS＝[RS,VS]，RS为卫星的地心惯性系位置，VS为卫星的地心惯性系速度；地面点的空间坐标指的是地面点在地心惯性系中的位置RT；步骤S2：求解期望卫星姿态下的体轴单位矢量，即给出可实现地面点指向的卫星本体坐标系三轴的空间单位矢量的解析表达；步骤S2中所述的期望姿态下的体轴单位矢量的求解包括以下步骤：步骤S21：计算当前时刻的卫星轨道角动量单位矢量，亦即轨道面法向：h=RS×VS||RS×VS||---(1)]]>步骤S22：设相机光轴与体坐标系zb轴重合，且期望姿态采用零偏航角策略，此时凝视姿态对应的体坐标系三轴单位矢量：zb=ρ/||ρ||xb=zb×hyb=zb×xb---(2)]]>式中，ρ＝RT‑RS为卫星到地面点的位置矢量；||·||为矢量的模；步骤S3：求解所述体轴单位矢量的时间导数，即给出在期望姿态下体轴单位矢量的时间导数的解析表达步骤S3中所述体轴单位矢量的时间导数的求解包括以下步骤：步骤S31：计算相机光轴所在体坐标系zb轴的单位矢量的时间导数：z·b=-ρ··ρ||ρ||3ρ+||ρ||-1ρ·---(3)]]>式中，为ρ的时间导数，VS＝RS×ωE为地面点的惯性系速度，ωE＝[0,0,7.292115×10‑5]T(rad/s)为地球自转角速度；步骤S32：计算角动量单位矢量h的时间导数：h·=RS×V·S---(4)]]>其中，为卫星的加速度，为tp时刻的卫星速度矢量；步骤S33：计算xb轴单位矢量的时间导数：x·b=-(z·b×h+zb×h·)·xb||zb×h||xb+z·b×h+zb×h·||zb×h||---(5)]]>步骤S4：按照公式(6)求解卫星的期望凝视角速度，即给出期望姿态下相应角速度的解析表达；ω*=xb×x·b+||zb×h||-1(z·b·h)xb---(6).]]>