[发明专利]基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法

权利要求书

1.一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：所述方法以立方星本体转动状态下太阳翼跟踪恒定重力矢量的方式，代替立方星本体不动状态下太阳翼跟踪太阳矢量变化的实际工况，通过采用待验证的控制方法及伺服机构操纵太阳翼在俯仰和滚转方向转动，跟踪因立方星本体姿态改变引起的太阳翼与重力矢量之间相对方向变化，等效模拟实际工况下太阳翼在双自由度上跟踪太阳矢量过程，实现对太阳翼进行太阳矢量二维角随动跟踪的闭环控制功能及精度验证。

2.一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：所述方法将三轴加速度计安装于太阳翼上替代原有太阳敏感器获取被测矢量的方位信息；所述被测矢量为地面实验时的重力矢量；通过三轴转台运动带动立方星本体姿态相对于重力矢量变化，模拟在轨时太阳矢量相对于立方星本体的照射方位变化，通过采用待验证的控制方法及伺服机构操纵太阳翼在俯仰和滚转方向转动，跟踪因立方星本体姿态改变引起的太阳翼与重力矢量之间相对方向变化，等效模拟实际工况下太阳翼在双自由度上跟踪太阳矢量过程，实现对太阳翼进行太阳矢量二维角随动跟踪的闭环控制功能及精度验证。

3.一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：使用太阳翼上的三轴加速度计测量当前重力矢量方位，然后将所得信息传输给太阳翼随动装置控制器；

步骤2：所述太阳翼随动装置控制器采用待验证的控制方法操纵太阳翼在俯仰和滚转方向转动，实现太阳翼对于重力矢量的跟踪；

步骤3：通过改变并测量立方星本体姿态的俯仰角和滚动角，实现调整太阳翼法线方向和重力矢量方向的二维夹角，进而所述太阳翼随动装置采用待验证的控制方法及伺服机构操纵太阳翼在俯仰和滚转方向转动，实现太阳翼对于重力矢量的二维随动跟踪，模拟实际在轨飞行卫星本体姿态不动而太阳矢量转动时，太阳翼对太阳矢量的随动跟踪过程。

4.根据权利要求3所述一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：所述待验证的控制方法为：根据三轴加速度计测量的当前重力矢量方位，计算获得当前重力方向与太阳翼法线方向在俯仰和滚转轴的夹角，据此控制伺服机构驱动太阳翼二维转动以减小两轴向的角度偏差，直到重力矢量方向与太阳翼法线方向重合。

5.根据权利要求3或4所述一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：步骤3中，采用三轴转台改变立方星本体姿态的俯仰角和滚动角，控制重力矢量方向与太阳翼法线方向的二维夹角模拟立方星在轨运行时太阳矢量方向与太阳翼法线方向的二维夹角。

6.根据权利要求5所述一种基于重力矢量跟踪的立方星太阳翼对日定向地面实验方法，其特征在于：步骤3中，三轴转台的控制立方星本体姿态的俯仰角和滚动角的变化规律为：

其中θ_z为三轴转台控制立方星本体姿态的俯仰角，δ_z为三轴转台控制立方星本体姿态的滚转角；θ_s为地球惯性系下太阳矢量仰角；δ_s为地球惯性系下太阳矢量方位角，T_s为从春分点开始计算的时间；为地球惯性坐标系到轨道坐标系的旋转矩阵；ω为近地点幅角、f为真近点角、i为轨道倾角、Ω为升交点赤经，C_x、C_y及C_z分别对应轨道坐标系下x、y、z三轴的旋转矩阵；为春分点太阳单位矢量[1 0 0]^T，s_x、s_y及s_z分别表示太阳矢量在x、y、z三轴的分量，在立方星轨道确定后，太阳矢量在轨道系下的描述已知。