[发明专利]一种基于星上实时规划的相控阵数传引导控制方法

说明书

一种基于星上实时规划的相控阵数传引导控制方法，涉及航天器姿态的确定与控制领域，实现了微小卫星成像后快速数传以及成像的同时进行数传的功能。本发明包括：若为成像模式，则成像和数传优先级分别为1和0；若为两数传站同时数传，则将数传站优先级排序，优先级高的优先级为1，另一个为0；若为单一数传，优先级为1；计算相控阵天线的期望指向、方位角与离轴角；若离轴角均满足约束条件，则无需姿态机动，否则以优先级为1的模式为主；在以优先级为1的模式为主的情况下，若离轴角满足约束条件，则卫星不需要姿态机动，否则以优先级高的数传站为期望，通过控制卫星的姿态使相控阵天线指向目标点。本发明可实现快速数传及成像的同时数传。

技术领域

本发明涉及航天器姿态的确定与控制技术领域，具体涉及一种基于星上实时规划的相控阵数传引导控制方法。

背景技术

针对地面天线的跟踪控制问题，由于微小卫星使用的是现成的地面站设备，在进行数传应用时，需要设计针对每个数传站都有效的方案。因此，通过改变微小卫星的姿态进行数传控制或者根据微小卫星姿态进行相应的星上天线控制指令计算就会更加方便快捷。针对地面点的数传控制问题，现有一般采用具有鲁棒性的控制器，但是地面点坐标的计算过程中地球模型采用的是球面模型，而实际上，地球并不是规则的球形，因此，采用球面模型来研究地面点的数传控制问题显然不合适，影响计算精度。针对天线的指向问题，一般采用相应的控制算法进行解算，但是也只是针对目标点超出天线作用范围时的情况，针对目标点未超出天线作用范围的情况却不适用。

随着微小卫星技术的发展、视频以及成像功能的不断增强，由于数传站数量以及数传站可控范围的约束，将微小卫星拍摄的图片以及视频等有用数据和信息在最短时间内下传，成为目前本领域中关注的重点。因此迫切需要研制出一种可以实现微小卫星成像后快速数传以及成像的同时进行数传的数传引导方案与控制方法。

发明内容

为了实现微小卫星成像后快速数传以及成像的同时进行数传的功能，本发明提供一种基于星上实时规划的相控阵数传引导控制方法。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的一种基于星上实时规划的相控阵数传引导控制方法，包括以下步骤：

步骤一、卫星天线的选取

在卫星上同时使用一个普通固连天线和一个相控阵天线，或者，在卫星上同时使用至少两个相控阵天线；

步骤二、卫星现运行模式的确定

若卫星现运行模式为成像模式，则将成像功能优先级设为1，数传功能优先级设为0；

若为两数传站同时数传，则将数传站优先级进行排序，优先级高的数传站数传优先级设为1，另一个数传站数传优先级设为0；

若为单一数传站的数传，则优先级设为1；

步骤三、相控阵天线的方位角与离轴角的计算

通过卫星的实时姿态和数传站的经度、纬度、高度信息得到相控阵天线的期望指向，再经计算得到相控阵天线的方位角与离轴角；

步骤四、卫星在不同工作模式下的相应控制方法

根据步骤三中得到的离轴角信息以及离轴角的60°约束，并根据步骤二中确定的卫星现运行模式与优先级，判断并选取卫星控制模式：若离轴角均满足约束条件，则卫星不需要姿态机动，否则以优先级为1的模式为主；

在以优先级为1的模式为主的情况下，若离轴角满足约束条件，则卫星不需要姿态机动，否则以优先级高的数传站为期望，通过控制卫星的姿态使相控阵天线指向目标点。

进一步的，步骤一中，至少安装有两个相控阵天线。