[发明专利]一种针对服务航天器定轴转动时的最佳自转角速度的计算方法

摘要

本发明公开了一种针对服务航天器定轴转动时的最佳自转角速度的计算方法，包括以下步骤：首先将测得的目标的姿态四元数进行傅里叶变换，得到目标运动三个特征角频率；然后使用滤波方法使这项角频率的估计值更精确；最后，将影响最大的特征角频率乘以2，即得到服务航天器转动的最佳角速度。依据本发明设计的自转角速度使服务航天器旋转起来，可以有效减小服务航天器和目标之间的相对角速度和相对线速度，从而减轻了机械臂抓捕时的负担，增强了空间在轨服务的安全性。另外，虽然服务航天器是作定轴转动，但本发明设计自转角速度不仅限于定轴转动的目标，对于沿三轴翻滚的目标，同样能有效降低相对角速度。

主权项

一种针对服务航天器定轴转动时的最佳自转角速度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)利用视觉观测系统或者激光雷达测距系统，测量翻滚目标实时的姿态并使用四元数表示方法进行记录，同时记录各姿态对应的时间2)在采集N组目标姿态四元数的观测信息后，对姿态四元数的各个分量进行离散傅里叶变换，由于姿态动力学方程的特性，四元数的离散傅里叶变换结果在频域中的图形会出现若干个尖峰，其中N的值需满足fm代表时域中观测值的采样频率，f1为时域中观测值的采样频率中的第一个尖峰；3)以峰值高度最高的三个尖峰所对应的频率作为初始值，通过扩展卡尔曼滤波或其他滤波方法，利用更多的四元数观测数据，使得对这些频率的估计值精确；4)在对以上频率的估计的相对误差小于5％之后，找到在四元数的频域图形中峰值最高的尖峰所对应的频率，通过此频率直接计算得到服务航天器的最佳自转角速度。