[发明专利]一种通用的姿态指向一体化设计方法

权利要求书

1.一种通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，包括：

根据指向轴与约束轴的约束建立指向坐标系；

根据空间指向和空间约束建立惯性空间参考坐标系；

计算指向四元数和目标四元数。

2.如权利要求1所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述根据指向轴与约束轴的约束建立指向坐标系，包括：

定义指向轴和约束轴；

建立指向坐标系。

3.如权利要求2所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述定义指向轴和约束轴，包括：

定义X轴为指向轴；

定义Z轴为约束轴；

其中，X轴与Z轴互相垂直；

其中，β₁、α₁为指向矢量方向在本体系形成的高低角和方位角；β₂、α₂为约束矢量方向在本体系形成的高低角和方位角。

4.如权利要求2所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述建立指向坐标系，包括：

计算Y轴：Y_z＝Z_z×X_z，并进行归一化处理；

构建指向系到本体系旋转矩阵：A_z2b＝[X_z Y_z Z_z]，并由转换矩阵A_z2b计算指向系到本体系旋转四元数q_z2b。

5.如权利要求1所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述根据空间指向和空间约束建立惯性空间参考坐标系，包括：

根据空间指向确定参考坐标系X轴在惯性系矢量；

根据约束轴确定参考坐标系Y轴在惯性系矢量；

建立参考坐标系。

6.如权利要求5所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述根据空间指向确定参考坐标系X轴在惯性系矢量，包括：

若空间指向为太阳，X_ref＝suni；若空间指向为地心，若空间指向为速度正方向，若空间指向为速度负方向，

若空间指向为轨道面法线正方向，若空间指向为轨道面法线负方向，若空间指向为目标，可根据目标的具体情况进行设计；

其中，suni为惯性系太阳矢量；为轨道系到惯性系旋转矩阵。

7.如权利要求5所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述根据约束轴确定参考坐标系Y轴在惯性系矢量，包括：

确定约束方向：

若空间指向为太阳，temp＝suni；若空间指向为地心，若空间指向为速度正方向，若空间指向为速度负方向，

若空间指向为轨道面法线正方向，若空间指向为轨道面法线负方向，

其中，suni为惯性系太阳矢量；为轨道系到惯性系旋转矩阵；

计算Y轴指向：

若两个矢量temp与X_ref夹角等于0或180°，Y轴保持前一周期计算值，否则计算如下：Y_ref＝temp×X_ref，并进行归一化处理。

8.如权利要求5所述的通用的姿态指向一体化设计方法，其特征在于，所述建立参考坐标系，包括：

计算Z轴指向

若两个矢量X_ref与Y_ref夹角等于0或180°，Z轴保持前一周期计算值，否则计算如下：Z_ref＝X_ref×Y_ref，并进行归一化处理；

计算从参考系到惯性系旋转矩阵：A_ref2i＝[X_ref Y_ref Z_ref]。