[发明专利]一种利用双阵列天线进行微小卫星相对姿态确定的方法

摘要

本发明公开了一种利用双阵列天线进行微小卫星相对姿态确定的方法，包括以下步骤：1)建立主航天器的轨道坐标系及主航天器的本体坐标系，并建立主航天器上两个阵列天线的测量坐标系，建立从航天器上阵列天线的量测坐标系，再分别构建各从航天器的发射信号；2)确定扩展卡尔曼滤波器的系统方程；3)确定各从航天器与主航天器上两个阵列天线之间通信链路直达径的波达角及波离角；4)构建扩展卡尔曼滤波器的测量方程；5)得到扩展卡尔曼滤波的初始状态；6)根据扩展卡尔曼滤波器的系统方程及测量方程、扩展卡尔曼滤波的初始状态分别对各从航天器的相对状态进行迭代，得各从航天器的相对姿态，该方法适用范围广，同时运算复杂度较低。

主权项

一种利用双阵列天线进行微小卫星相对姿态确定的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在主航天器上安装两个阵列天线作为接收端，从航天器上安装一个阵列天线作为发射端，建立主航天器的轨道坐标系及主航天器的本体坐标系，并建立主航天器上两个阵列天线的测量坐标系，建立从航天器上阵列天线的量测坐标系，再分别构建各从航天器的发射信号；2)根据步骤1)中主航天器的轨道坐标系构建主航天器与从航天器的相对姿态动力学方程，然后将主航天器与从航天器的相对姿态动力学方程作为扩展卡尔曼滤波器的系统方程；3)根据步骤1)中构建的各从航天器的发射信号利用码分多址技术识别各从航天器，得各从航天器的信道冲激响应向量，根据各从航天器的冲激响应向量分别确定各从航天器与主航天器上两个阵列天线之间通信链路直达径的波达角及波离角；4)设主航天器的本体坐标系与主航天器的轨道坐标系重合，利用步骤3)中确定的各从航天器与主航天器上两个阵列天线之间通信链路直达径的波达角及波离角得主航天器上两个阵列天线的测量坐标系下的单位视线向量及从航天器上阵列天线的量测坐标系下的单位视线向量，再构建姿态旋转矩阵，然后根据主航天器上两个阵列天线的测量坐标系下的单位视线向量及从航天器上阵列天线的量测坐标系下的单位视线向量与姿态旋转矩阵之间的关系构建扩展卡尔曼滤波器的测量方程；5)利用TRIAD算法得到扩展卡尔曼滤波的初始状态；6)根据步骤2)得到的扩展卡尔曼滤波器的系统方程、步骤4)得到的扩展卡尔曼滤波器的测量方程及步骤5)得到的扩展卡尔曼滤波的初始状态分别对各从航天器的相对状态进行迭代，得各从航天器的相对姿态，完成基于双阵列天线微小卫星编队相对姿态确定。