[发明专利]一种航天器GNSS单天线定姿方法

权利要求书

1.一种航天器GNSS单天线定姿方法，其特征在于步骤如下：

（1）利用航天器上搭载的GNSS接收机所获取的GNSS多普勒观测值，解算得到航天器在轨道坐标系下的速度矢量v_RTN；

（2）利用卡尔曼滤波的方法，获取航天器在轨道坐标系下的加速度矢量a_RTN；

卡尔曼滤波时的状态方程为：

x(T)=Φx(T-1)+z(T)

观测方程为：

y(T)=Hx(T)+w(T)

式中x为状态向量，Φ为状态转移矩阵，T表示时刻，z为过程噪声，y为观测向量，H为关系矩阵，w为观测噪声，通过对x分别取径向、法向和切向速度即可得到径向、法向和切向三个方向的加速度；

（3）分别计算航天器在地球引力、月球和太阳引力、固体潮引起地球变形产生的引力、大气阻力以及太阳光压摄动力影响下所受到的引力和，由此得到航天器在轨道坐标系下的引力矢量g_RTN；

（4）利用步骤（1）、（2）、（3）的结果，计算得到航天器的航向角、俯仰角和横滚角，计算公式为：

航向角ψ_S=arctan(v_T/v_R)

横滚角φ_s=arcsin((lⁿp)/(|lⁿ||p|))

p=g_RTN×v_RTN

ln=an-gn=(aRni+aTnj+aNnk)-(gRni+gTnj+gNnk)=lRni+lTnj+lNnk]]>

式中v_R，v_T，v_N分别为速度矢量v_RTN在轨道坐标系下的三轴分量，aⁿ为轨道坐标系下与加速度矢量a_RTN相垂直的加速度法向矢量，gⁿ为轨道坐标下与引力矢量g_RTN相垂直的引力法向分量，分别为aⁿ在轨道坐标系下的三轴分量，分别为gⁿ在轨道坐标系下的三轴分量，分别为lⁿ在轨道坐标系下的三轴分量；

所述的轨道坐标系的原点为卫星质心，对应N的Z轴方向为径向，与地球质心到卫星质心的向径方向一致，对应T的Y轴方向指向轨道面负法向，对应R的X轴方向指向卫星速度方向并与Y轴、Z轴构成右手坐标系。