[发明专利]深空探测器测控天线安装指向优化方法

权利要求书

1.一种深空探测器测控天线安装指向优化方法，其特征在于，待优化的测控时段内有N个测站开展观测，对第n个测站的测控弧段，以dt为采样间隔的探测器轨道为R_n(i)、本体坐标系O_b-X_bY_bZ_b三轴指向为e_xn(i)-e_yn(i)-e_zn(i)、测站位置为r_n(i)；其中，n＝1，2，...，N；i为采样编号，i＝1，2，...，I_n，I_n为第n个测站测控弧段内的采样数总和；

所述优化方法包括以下步骤：

a.对每个测站n测控弧段内的各采样i，确定探测器至测站的单位向量在探测器本体坐标系下的投影k_xn(i)，k_yn(i)，k_zn(i)；

b.构建N个测站测控弧段内，探测器至测站的方向矩阵K；

c.采用斐波那契网格在球面上取M个坐标点，基于M个点的三维坐标，构建指向搜索矩阵S；

d.基于方向矩阵K和搜索矩阵S，计算每一个搜索方向与测控弧段内探测器指向测站的方向的夹角；

e.获取每一个搜索方向与测控弧段内探测器指向测站的方向的夹角的总和，总和最小的搜索方向为探测器测控天线在其本体坐标系下的最佳安装指向；

在所述c步骤中，采用斐波那契网格在球面上取M个坐标点的坐标为：

其中，

基于M个点的三维坐标，构建的指向搜索矩阵S为：

其中，该矩阵的第1至M行分别对应第1至M个搜索方向；

在所述d步骤中，计算每一个搜索方向与测控弧段内探测器指向测站的方向的夹角的公式如下：

其中，arccos表示求矩阵中每一个元素的反余弦，值域为[0π]；矩阵A中每一行对应每一个搜索方向与测控弧段内探测器指向测站的方向的夹角。

2.根据权利要求1所述的深空探测器测控天线安装指向优化方法，其特征在于，在所述a步骤中，确定探测器至测站的单位向量在探测器本体坐标系下的投影k_xn(i)，k_yn(i)，k_zn(i)的公式如下：

3.根据权利要求1所述的深空探测器测控天线安装指向优化方法，其特征在于，在所述b步骤中，探测器至测站的方向矩阵K为：