[发明专利]光学成像小卫星姿态控制系统及工作模式在轨切换方法

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像小卫星姿态控制系统及工作模式在轨切换方法，属于卫星姿态控制领域。

背景技术

光学成像小卫星作为典型的对地观测卫星，具有研制周期短、发射灵活等优点，是目前国内外研究的热点。我国高分辨率对地观测系统(简称“高分专项”)是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》所确定的16个重大专项之一，于2010年经过国务院批准启动实施。2013年4月27日，首发星“高分一号”在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功发射。

光学成像小卫星对卫星姿态控制系统的稳定度、精度和机动能力提出了很高的要求，合理的姿态控制系统工作模式设置及其在轨切换方法是有效保证光学成像小卫星的姿态控制稳定度、精度以及机动能力的前提。

发明内容

本发明目的是为了解决现有光学成像卫星无法简单有效地实现在轨切换的问题，提供了一种光学成像小卫星姿态控制系统及工作模式在轨切换方法。

本发明所述光学成像小卫星姿态控制系统，它包括姿态测量敏感器、执行机构和姿态控制器，姿态测量敏感器测量卫星姿态的信息并将姿态信息发送至姿态控制器；姿态控制器接收姿态测量敏感器发送的姿态信息，经过计算产生控制指令，发送至执行机构；执行机构接收姿态控制器发送的控制指令，产生对应的力矩作用于卫星。

所述姿态测量敏感器包括太阳敏感器、星敏感器和陀螺；太阳敏感器用于测量卫星姿态角，星敏感器用于测量卫星姿态角，陀螺用于测量卫星姿态角速度；执行机构包括反作用飞轮和磁力矩器；反作用飞轮用于对卫星进行机动控制和三轴稳定控制；磁力矩器用于对卫星进行阻尼控制；姿态控制器采用姿态信息处理单元实现。

本发明所述光学成像小卫星姿态控制系统的工作模式在轨切换方法，将光学成像小卫星姿态控制系统设置为六种工作模式，分别为：速率阻尼模式、对日捕获模式、对日定向三轴稳定模式、对地定向三轴稳定模式、数传模式和安全模式；

六种工作模式的在轨切换方法分别为：

速率阻尼模式的切换方法为：当卫星接收到星箭分离时分离机构发出的星箭分离信号，或姿态信息处理单元开机时间超过设定时间范围，则切换为速率阻尼模式；

对日捕获模式的切换方法为：当前模式为速率阻尼模式，且卫星姿态角速度小于设定值，且太阳敏感器输出有更新且星时正确，则切换为对日捕获模式。

对日定向三轴稳定模式的切换方法为：当前为对日捕获模式，且星敏感器输出有更新且星时正确，则切换为对日定向三轴稳定模式；当前为对地定向三轴稳定模式且时间超过设定时间值，且星敏感器输出有更新且星时正确，则切换为对日定向三轴稳定模式；当前为数传模式且时间超过设定时间值，且星敏感器输出有更新且星时正确，则切换为对日定向三轴稳定模式；

对地定向三轴稳定模式的切换方法为：根据地面遥控指令，切换为对地定向三轴稳定模式；

数传模式的切换方法为：根据地面遥控指令，切换为数传模式；

安全模式的切换方法为：当前为对日定向三轴稳定模式，当星敏感器数据异常或卫星蓄电池容量低于设定值，则切换为安全模式；或者根据地面遥控指令，切换为安全模式。

本发明的优点：本发明解决了现有光学成像卫星无法简单有效地实现在轨切换的问题，本发明提供了一种简单有效的卫星姿态工作模式设置及其在轨切换方法，该方法适用于所有的光学成像小卫星，用途广泛。

附图说明

图1是本发明所述光学成像小卫星姿态控制系统的结构示意图；图2是本发明所述光学成像小卫星姿态控制系统的工作模式在轨切换方法的流程框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述光学成像小卫星姿态控制系统，它包括姿态测量敏感器、执行机构和姿态控制器，姿态测量敏感器测量卫星姿态的信息并将姿态信息发送至姿态控制器；姿态控制器接收姿态测量敏感器发送的姿态信息，经过计算产生控制指令，发送至执行机构；执行机构接收姿态控制器发送的控制指令，产生对应的力矩作用于卫星。

具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述姿态测量敏感器包括太阳敏感器、星敏感器和陀螺；太阳敏感器用于测量卫星姿态角，星敏感器用于测量卫星姿态角，陀螺用于测量卫星姿态角速度；执行机构包括反作用飞轮和磁力矩器；反作用飞轮用于对卫星进行机动控制和三轴稳定控制；磁力矩器用于对卫星进行阻尼控制；姿态控制器采用姿态信息处理单元实现。