[发明专利]一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法

说明书

本发明公开了一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法，适用于具有敏捷机动能力的遥感卫星。当航天器上太阳高度角较大时，航天器本体维持对地姿态，帆板转动对日；当航天器太阳高度角较小时，航天器本体偏航对日，根据航天器本体姿态确定帆板目标转动规律；当航天器帆板故障后，帆板在零位保持不动，航天器本体‑Z轴对日。本发明适用于不同轨道的对日定向，通过设计航天器本体的目标姿态和帆板的目标转动规律，实现航天器帆板的正对日，进而保证最高效率的能源获取。

技术领域

本发明属于航天器姿态控制领域，涉及一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法。

背景技术

随着高分辨率遥感需求不断提升，当代大型卫星平台功耗不断增加，整星的能源需求成为越来越重要的一项问题。由于太阳帆板的指向和能源获取密切相关，因此在控制方案设计时需将帆板的能源获取作为一项重要约束予以考虑。因此有必要针对一类大型卫星平台开展“星体+帆板”的目标姿态设计，以满足卫星的能源获取需求，但现有技术中的能源获取方式单一，无法根据实际情况选择对日姿态，实现最大的能源获取。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法，适用于具有敏捷机动能力的遥感卫星。当航天器上太阳高度角较大时，航天器本体维持对地姿态，帆板转动对日；当航天器太阳高度角较小时，航天器本体偏航对日，根据航天器本体姿态确定帆板目标转动规律；当航天器帆板故障后，帆板在零位保持不动，航天器本体-Z轴对日。本发明适用于不同轨道的对日定向，通过设计航天器本体的目标姿态和帆板的目标转动规律，实现航天器帆板的正对日，进而保证最高效率的能源获取。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法，包括如下步骤：

(1)计算太阳矢量在轨道系中的坐标；

(2)基于太阳矢量在轨道系中的坐标，确定航天器帆板正常工作时或航天器帆板发生故障时，航天器本体的目标姿态和航天器帆板的目标转动规律：

航天器帆板正常工作时：

当航天器的太阳高度角≥45°时，控制航天器本体的目标姿态为维持对地姿态，控制航天器帆板的目标转动规律为转动对日；

当航天器的太阳高度角＜45°时，控制航天器本体的目标姿态为偏航对日，根据航天器本体的目标姿态确定航天器帆板的目标转动规律；

航天器帆板发生故障时：

控制航天器本体的目标姿态为-Z轴对日，控制航天器帆板的目标转动规律为在0度保持不动，所述-Z轴所在坐标系为航天器本体坐标系。

航天器本体的目标姿态包括航天器本体的目标滚动角航天器本体的目标俯仰角θ_r和航天器本体的目标偏航角ψ_r；航天器帆板的目标转动规律包括航天器帆板的目标转角α_FS和航天器帆板的目标角速度

进一步的，所述步骤(2)中，

航天器帆板正常工作时：

当航天器的太阳高度角≥45°时，控制航天器本体的目标姿态为维持对地姿态，控制航天器帆板的目标转动规律为转动对日的具体方法为：

当航天器的太阳高度角＜45°时，控制航天器本体的目标姿态为偏航对日，根据航天器本体的目标姿态确定航天器帆板的目标转动规律的具体方法为：