[发明专利]一种敏捷卫星姿态机动确定系统

权利要求书

1.一种敏捷卫星姿态机动确定系统，其特征在于包括：条件约束设置模块(1)、姿态机动过程设计模块(2)、任意姿态机动任务计算模块(3)、姿态机动任务需求模块(5)；

姿态机动任务需求模块(5)根据卫星应用需求设计成像模式，并根据成像模式确定卫星平台的关键点姿态机动角度值，并将该角度值分别输入给姿态机动过程设计模块(2)和任意姿态机动任务计算模块(3)；

条件约束设置模块(1)输出姿态执行机构能够输出的最大力矩和姿态测量器件能够测量的最大角速度给姿态机动过程设计模块(2)；

姿态机动过程设计模块(2)根据姿态执行机构能够输出的最大力矩、姿态测量器件能够测量的最大角速度和关键点姿态机动角度值输出关键点的姿态机动角度所对应的姿态机动时间，并将该关键点的姿态机动时间输入给任意姿态机动任务计算模块(3)；

任意姿态机动任务计算模块(3)根据关键点的姿态机动角度和关键点的姿态机动时间拟合出任意姿态机动任务的姿态机动时间值。

2.根据权利要求1所述的一种敏捷卫星姿态机动确定系统，其特征在于：还包括姿态机动能量消耗确定模块(4)，姿态机动能量消耗确定模块(4)根据任意姿态机动任务计算模块(3)输出的任意姿态机动任务的姿态机动时间值计算姿态机动能量消耗值，该能量消耗值指导卫星平台的方案设计。

3.根据权利要求1或2所述的一种敏捷卫星姿态机动确定系统，其特征在于：姿态机动过程设计模块(2)是根据姿态执行机构力矩输出的约束条件和姿态角速度测量能力的约束条件对整个姿态机动过程进行规划，计算出关键点的姿态机动时间，姿态机动时间确定方法为：

1)根据卫星平台中姿态执行机构的最大力矩T和卫星平台的转动惯量I计算卫星平台姿态机动的最大角加速度 

2)确定卫星平台姿态机动的角加速和角减速的时间Δt_a： 其中 为姿态测量器件能够测量的最大角速度，t₀为卫星平台姿态机动角加速开始时间，t_a为卫星平台姿态机动角加速截至时间，t_b为卫星平台姿态机动角减速开始时间，t_c为卫星平台姿态机动角减速截至时间；

3)求解姿态机动的时间： θ为卫星的姿态机动角度；

4)设计姿态机动角加速和姿态机动的角减速的时间Δt_a，以保证姿态机动的总时间最小为条件， 

5)步骤1)-4)中的θ为一个关键点的姿态机动角度，t为与该姿态机动角度所对应的姿态机动时间，令一系列关键点的姿态机动角度为X＝[x₁，x₂，…，x_i-1，x_i，…，x_n]，则与关键点的姿态机动角度所对应的关键点的姿态机动时间为Y＝[y₁，y₂，…，y_i-1，y_i，…，y_n]，关键点的姿态机动时间Y＝[y₁，y₂，…，y_i-1，y_i，…，y_n]的计算由步骤1)-4)给出。

4.根据权利要求1或2所述的一种敏捷卫星姿态机动确定系统，其特征在于：所述的任意姿态机动任务计算模块(3)根据关键点姿态机动角度所对应的姿态机动时间拟合出任意点姿态机动角度所对应的姿态机动时间；任意姿态机动任务计算模块(3)所采用的方法为：

根据姿态机动任务需求模块(5)输出的关键点的姿态机动角度X＝[x₁，x₂，…，x_i-1，x_i，…，x_n]，以及姿态机动过程设计模块(2)输出的关键点的姿态机动角度所对应的关键点的姿态机动时间Y＝[y₁，y₂，…，y_i-1，y_i，…，y_n]，利用三次样条插值法计算任意点姿态机动角度所对应的姿态机动时间：

x_i-1≤x≤x_i，(i＝1，…，n)， 

其中，h_i＝x_i-x_i-1， γ_i＝1-α_i， i＝1，2，…，n；

α₀＝0，β₀＝0，γ_n＝0，β_n＝0；

α_j(j＝0，1，…，n)和γ_j(j＝0，1，…，n)满足下式：