[发明专利]基于惯性指向模式的地球同步轨道卫星远地点变轨方法

摘要

基于惯性指向模式的地球同步轨道卫星远地点变轨方法，首先建立J2000地心惯性系、J2000准惯性坐标系、卫星本体坐标系、东南地坐标系、轨道坐标系，然后测量计算得到各个坐标系之间的转换矩阵，并计算地球同步轨道卫星在J2000准惯性系下的三轴目标姿态，最后计算当前三轴目标姿态、目标三轴目标姿态的差，并进行地球同步轨道卫星远点点火期间的姿态控制。本发明利用星敏感器进行远地点点火姿态建立，不要求偏航太阳可见，降低了对发射窗口和入轨精度的要求，提高了点火时机选择的灵活性，具有很好的使用价值。

主权项

1.基于惯性指向模式的地球同步轨道卫星远地点变轨方法，其特征在于包括如下步骤：(1)以地心为坐标原点，历元J2000.0时刻的平赤道面为XY坐标面，右手定则确定Z轴建立J2000地心惯性系OXiYiZi；以卫星质心为坐标系原点，Y轴垂直于J2000赤道平面指向正南，Z平行于J2000地心惯性坐标系的X轴，X轴由右手系确定建立J2000准惯性坐标系；以卫星质心为原点，三轴与卫星机械坐标系的三轴平行，建立卫星本体坐标系OXbYbZb；以卫星质心为原点，Z轴从卫星所处的轨道位置指向地心，X轴沿当地水平面正东方向，Y轴沿当地子午线指向当地正南，Z轴与轨道坐标系Z轴重合建立东南地坐标系OXEYEZE；以卫星质心为原点，Z轴从卫星所处的轨道位置指向地心，Y轴为轨道平面的负法线方向，X轴与Y轴、Z轴构成右手直角坐标系建立轨道坐标系OXoYoZo；(2)测量计算得到J2000地心惯性系到轨道坐标系的转移矩阵Coi、轨道坐标系到东南地坐标系的转移矩阵Cdo、东南地坐标系到卫星本体坐标系的转移矩阵Cbd、轨道坐标系到卫星本体坐标系的转移矩阵Cbo；设J2000地心惯性坐标系到卫星本体系的转移矩阵为Cbi，J2000准惯性坐标系到卫星本体系的转移矩阵为CbI；(3)根据J2000地心惯性系到轨道坐标系的转移矩阵Coi、轨道坐标系到东南地坐标系的转移矩阵Cdo、东南地坐标系到卫星本体坐标系的转移矩阵Cbd计算得到J2000地心惯性坐标系到卫星本体系的转移矩阵为Cbi或者根据J2000地心惯性系到轨道坐标系的转移矩阵Coi、轨道坐标系到卫星本体坐标系的转移矩阵Cbo计算得到J2000地心惯性坐标系到卫星本体系的转移矩阵为Cbi；根据轨道坐标系到卫星本体坐标系的转移矩阵Cbo、J2000地心惯性系到轨道坐标系的转移矩阵Coi计算得到J2000准惯性坐标系到卫星本体系的转移矩阵CbI；(4)设地球同步轨道卫星在J2000准惯性系下的三轴目标姿态为θ_bI,ψ_bI，进而得到计算得到(5)设立地球同步轨道卫星在J2000准惯性系下的三轴目标姿态θ_bI,ψ_bI关于点火后时间t的函数为θ_bI(t),ψ_bI(t)，为：θbI(t)＝θt0+θrate(ta‑t0)ψbI(t)＝ψt0+ψrate(ta‑t0)其中，θ_t0,ψ_t0为点火开始时刻J2000准惯性系下三轴姿态，θ_rate,ψ_rate为点火期间J2000准惯性系三轴姿态变化率，t₀为点火开始时刻，点火结束时刻为t₁；(6)获取地球同步轨道卫星在J2000准惯性系下的当前三轴目标姿态为计算的差并进行地球同步轨道卫星远点点火期间的姿态控制。