[发明专利]基于GNSS绝对定位数据的卫星姿态导引角计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于GNSS绝对定位数据的卫星姿态导引角计算方法及系统，包括：步骤S1：根据GNSS实时绝对定位数据中的时间、位置、速度转换到惯性坐标系下，得到惯性坐标系下的位置、速度；步骤S2：将GNSS实时绝对定位的时间下位置速度数值积分递推至当前星时，得到当前星时时刻的位置和速度；步骤S3：将当前时刻的位置速度信息转换得到对应时刻的轨道参数；步骤S4：根据当前星时时刻轨道参数，计算当前时刻偏航导引角和俯仰导引角。本方法可以实时高精度计算卫星姿态导引角，有效支持高精度的姿态控制，有效补偿地球自转引起的图像形变，提高成像质量。

技术领域

本发明涉及卫星姿态导引规划与计算领域，具体地，涉及一种基于GNSS绝对定位数据的卫星姿态导引角计算方法及系统。

背景技术

卫星在轨飞行受到地球自转和椭圆轨道的影响，卫星成像时会出现图像位置偏移，图像变形等问题。特别是对SAR卫星来说，多普勒中心会由于地球曲率及自转的存在，导致偏移，典型偏移值高于系统脉冲重复频率，影响图像质量。因此需要对卫星进行二维姿态导引角计算以降低影响，提高成像质量、简化后期处理过程。

槐超，王文妍.InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引研究[J].上海航天,2014，31(6).中推导了一种InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引方法，由辅星多普勒中心频率，给出了偏航角和俯仰角的解析表达式。

郭德明,徐华平,李景文.高分辨率星载斜视SAR的姿态导引[J].宇航学报,2011(5).中根据星地空间几何关系和姿态导引原理，推导了实现全零多普勒导引的偏航角和俯仰角的解析表达式，并进一步给出了最小化多普勒中心频率随距离变化的姿态导引规律，并进行了仿真。

但是上述文献中均未涉及工程实际中GNSS绝对定位数据的处理与引入。

专利CN106843249A“一种二维导引姿态控制方法”中介绍了本发明公开了一种高精度高稳定度二维导引姿态控制方法，可以实现卫星任意位置的快速二维导引接入控制，并且能够提高系统的控制精度。未涉及导引角计算。

专利文献CN106915477B(申请号：CN201710128823.6)公开了一种姿态控制方法，包含以下过程：采用秒脉冲信号对影响卫星姿态精度的星上时间进行对准；实时对卫星姿态测量用的星敏感器误差进行修正；利用动力学耦合关系对斜飞卫星的重力梯度干扰力矩进行补偿；在姿态控制过程中利用输入成型控制方法对卫星挠性进行抑制；采用位置速度双回路和位置修正回路增加角速度前馈指令的姿态控制律实现高精度高稳定度姿态导引控制；采用饱和滑模变结构控制算法实现大惯量卫星的快速姿态机动。但该发明也未涉及工程实际中GNSS绝对定位数据的处理与引入。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于GNSS绝对定位数据的卫星姿态导引角计算方法及系统。

根据本发明提供的一种基于GNSS绝对定位数据的卫星姿态导引角计算方法，包括：

步骤S1：根据GNSS实时绝对定位数据中的时间、位置、速度转换到惯性坐标系下，得到惯性坐标系下的位置、速度；

步骤S2：将GNSS实时绝对定位的时间下位置速度数值积分递推至当前星时，得到当前星时时刻的位置和速度；

步骤S3：将当前时刻的位置速度信息转换得到对应时刻的轨道参数；

步骤S4：根据当前星时时刻轨道参数，计算当前时刻偏航导引角和俯仰导引角。

优选地，在所述步骤S1中：

步骤S1.1：

根据时间T₀计算J2000地心惯性系到地固坐标系的坐标变换矩阵：

M_ECI2ECF＝EP·ER·NR·PR