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[发明专利]一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法-CN202011032997.0有效
发明人：许凡;傅秀涛;何世民;綦艳霞;杨林东;董晓刚;党纪红;田科丰;姚宁 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2020-09-27 - 公布日： 2023-07-18 - 主分类号： G06Q10/0631 文献下载
摘要：本发明提出了一种基于多级队列的卫星自主任务规划指令序列执行方法，采用多级队列的方式，实现自主任务规划指令序列的动态执行管理。该方法首先利用指令缓冲区对一定时间范围内的待执行指令序列进行缓存，并根据应急任务指令实时更新指令缓冲区，动态调整待规划任务；其次设计指令规划区、指令执行区，并根据指令序列的时序要求和执行策略进行指令任务的规划和执行，确保指令不丢失、不覆盖，提高指令序列执行的连续性和稳定性，有效地保证了指令序列的执行可靠性、安全性。
一种基于多级队列卫星自主任务规划指令序列执行方法

[发明专利]一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法-CN202210107623.3有效
发明人： 田科丰;郭子熙;王淑一;关新;雷拥军 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2022-01-28 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：本发明公开了一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法，适用于具有敏捷机动能力的遥感卫星。当航天器上太阳高度角较大时，航天器本体维持对地姿态，帆板转动对日；当航天器太阳高度角较小时，航天器本体偏航对日，根据航天器本体姿态确定帆板目标转动规律；当航天器帆板故障后，帆板在零位保持不动，航天器本体‑Z轴对日。本发明适用于不同轨道的对日定向，通过设计航天器本体的目标姿态和帆板的目标转动规律，实现航天器帆板的正对日，进而保证最高效率的能源获取。
一种航天器能源安全对日目标姿态计算方法

[发明专利]一种动中成像相机积分时间计算方法-CN202210106555.9有效
发明人： 田科丰;姚宁;关新;于强;王淑一;雷拥军;张科备 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2022-01-28 - 公布日： 2023-07-14 - 主分类号： G01C11/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种动中成像相机积分时间计算方法，包括步骤：(1)计算视场坐标系相对于轨道坐标系的坐标转换矩阵Cro和相机目标角速度在视场坐标系下的投影rωi；(2)根据Cro计算视场Z轴指向地面目标点的矢量在惯性坐标系下的投影IrZr，以及地心指向地面目标点的矢量在惯性坐标系下的投影Ire；根据Cro，rωi，IrZr，以及Ire计算地面目标点相对于相机视场的线速度在视场坐标系下的投影rve；(3)根据rve得到地面目标点相对于相机视场的线速度在焦平面坐标系的投影rfve；并根据rfve和IrZr得到相机积分时间TIr。本发明能实现姿态机动过程中相机积分时间的动态求解，满足敏捷卫星沿飞行轨迹正反双向推扫过程中成像相机积分时间计算，使动中成像过程中相机拍摄的曝光时间控制更加灵活，具备自适应性。
一种成像相机积分时间计算方法

[发明专利]基于控制力矩输出约束的姿态机动动态优化方法及介质-CN202010599885.7有效
发明人：刘其睿;袁利;王淑一;刘洁;田科丰;谌颖 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2020-06-28 - 公布日： 2023-06-30 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：基于控制力矩输出约束的姿态机动动态优化方法及介质，属于航天器姿态控制领域。本发明在姿态机动加速段和减速段，对机动所需的框架角速度组合根据输出约束限幅计算动态优化系数值以充分挖掘控制力矩陀螺组合的控制能力；根据加速机动角度动态调整转减速段的时间点。采用本发明方法很好地解决了卫星充分挖掘控制力矩陀螺组合控制能力的姿态机动动态优化问题。
基于控制力矩输出约束姿态机动动态优化方法介质

[发明专利]一种航天器敏捷安全分段轨迹规划方法-CN202211307889.9在审
发明人：郭子熙;田科丰;关新;雷拥军;王淑一 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2022-10-24 - 公布日： 2023-03-31 - 主分类号： B64G1/24 文献下载
摘要：一种航天器敏捷安全分段轨迹规划方法，结合正弦轨迹规划能够事先得知最大角速度和最大角加速度的特点，提出了采用两段/三段的从任意姿态到期望角度、期望角速度的轨迹规划方法，所规划的轨迹能实现最大角速度和角加速度能够提前得知，在多数情况下时间短于多项式规划，适用于具有敏捷机动和多模式成像需求的航天器。
一种航天器敏捷安全分段轨迹规划方法

[发明专利]一种敏捷航天器三轴机动角速度实时计算方法及系统-CN201910889120.4有效
发明人：关新;张科备;田科丰;雷拥军;刘洁;谌颖 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2019-09-19 - 公布日： 2022-10-28 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：一种敏捷航天器三轴机动角速度实时计算方法及系统，适用于具有航天器敏捷机动与快速稳定的领域。航天器三轴姿态敏捷机动要求其姿态控制方法具备灵活的机动角速度实时计算方法，更加合理充分的利用执行机构控制力矩陀螺的角动量包络。从而使航天器三轴机动角速度具备灵活调节能力。现有的航天器姿态角速度计算方法，严格限制了航天器机动的三轴姿态角速度，无法根据任务的需求动态调节敏捷机动角速度。针对此问题，提出了一种敏捷航天器三轴机动角速度实时计算方法，能够根据任务的需求，动态调节航天器三轴机动的角速度，实现航天器敏捷机动。
一种敏捷航天器机动角速度实时计算方法系统

[发明专利]一种面向应急任务的高可靠卫星自主任务规划方法及系统-CN202210495292.5在审
发明人：许凡;傅秀涛;何世民;綦艳霞;董晓刚;李晓锋;姚宁;田科丰 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2022-05-07 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： G06F9/48 文献下载
摘要：本发明涉及一种面向应急任务的高可靠卫星自主任务规划方法及系统，属于航天器控制技术领域；当地面注入应急观测任务时，任务规划软件对其进行快速响应，回退未执行的非应急任务，在满足星上资源约束的情况下将应急任务与回退的非应急任务进行重规划。该方法在保证应急任务快速响应、优先规划、准确执行的同时，也实现避免因资源冲突删除非应急任务的功能，可最大限度地保证非应急任务的规划执行，提高了软件的可靠性、安全性；本发明解决了应急任务引起的资源冲突问题，在保证应急任务快速执行的前提下，最大程度地保留非应急任务，提高星上自主任务规划的可靠性。
一种面向应急任务可靠卫星自主规划方法系统

[发明专利]一种卫星自主任务规划复杂指令时序验证方法-CN202210495299.7在审
发明人：傅秀涛;许凡;何世民;綦艳霞;姚宁;董晓刚;李晓锋;田科丰;刘羽白 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2022-05-07 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： G01S19/40 文献下载
摘要：本发明涉及一种卫星自主任务规划复杂指令时序验证方法，属于卫星姿态轨道控制技术领域；针对规划结果中的任务时序、任务衔接性、指令动作的正确性等功能进行时序验证和自动判读，通过建立时序模型验证规划结果的时序和冲突检测；通过建立数传模型模拟数传的开关机、图像文件的记录、回放和擦除等时序功能；通过建立规则库为测试结果提供自动化判读支持；本发明能够解决任务规划结果最主要的指令时序和指令完整性验证等一系列问题，通过多个时序模型解决了指令时序难以验证的问题，为任务规划软件和系统测试提供了一种更加高效可靠的方法。
一种卫星自主任务规划复杂指令时序验证方法

[发明专利]一种基于状态管理的成像卫星自主任务规划驱动方法-CN202011061688.6有效
发明人：王同磊;傅秀涛;许凡;何世民;綦艳霞;杨林东;董晓刚;党纪红;姚宁;田科丰 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2020-09-30 - 公布日： 2022-08-12 - 主分类号： G06Q10/04 文献下载
摘要：本发明一种基于状态管理的成像卫星自主任务规划驱动方法，具体步骤如下：(1)任务状态信息提取；(2)任务状态信息融合并对融合后的状态信息进行优化，建立任务状态量并改进状态量的设计；(3)对任务状态的迁移进行优化，建立有限状态机，以此驱动自主任务规划流程。本发明基于状态管理，并对任务状态量的设计进行改进，对任务状态的迁移进行优化，保证自主任务规划流程正确驱动的同时使得成像卫星自主任务规划更加灵活智能。
一种基于状态管理成像卫星自主任务规划驱动方法

[发明专利]一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法-CN201910668429.0有效
发明人：刘其睿;王淑一;袁利;谌颖;车汝才;陆栋宁;高进;张晋;张怡;葛莹;王丽娇;田科丰;吴倩 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2019-07-23 - 公布日： 2022-04-22 - 主分类号： G05D3/12 文献下载
摘要：一种机动过程中天线预置的高稳定度控制方法，包括步骤如下：(1)在卫星姿态机动开始时向天线发送角度预置指令；(2)在卫星姿态机动期间和姿态机动结束后的稳定控制期间，根据姿态机动目标角度、卫星当前轨道位置和天线接收站位置，实时计算天线理论目标转动角度，并发送给天线用于预置和预置完成后的跟踪。本发明的方法根据天线大角度预置运动时干扰力矩较大而平稳跟踪时干扰力矩较小的特点，将卫星天线预置过程放在姿态机动阶段完成，充分利用卫星姿态机动阶段的高控制带宽和快速调整能力，对天线预置干扰力矩带来的姿态扰动进行快速稳定，避免了天线预置干扰力矩对姿态稳定度的不利影响。
一种机动过程天线预置稳定控制方法

[发明专利]一种控制力矩陀螺组合奇异角动量快速分析方法-CN202010599820.2有效
发明人：刘其睿;田科丰;关新;刘洁 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2020-06-28 - 公布日： 2022-03-08 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：一种控制力矩陀螺组合奇异角动量快速分析方法，属于航天器姿态控制技术领域。本发明包括如下步骤：根据控制力矩陀螺框架角组合值计算对应的组合角动量值和构型矩阵值；根据构型矩阵值计算奇异值和准奇异特征值；根据构型矩阵值和准奇异特征值计算准奇异力矩方向；根据指定的指令力矩值计算力矩可实现度指标。根据框架角组合值快速计算潜在的指令力矩奇异方向，并且提供了一种直观的评价指标用于评估该框架角组合对指定的指令力矩的实现能力。该方法计算量小，无需矩阵求逆或LU分解等复杂求解过程，极适合于在轨实时计算及地面快速分析等实际需求。该方法很好地解决了控制力矩陀螺组合奇异角动量快速分析的问题。
一种控制力矩陀螺组合奇异角动量快速分析方法

[发明专利]一种基于地表模型图的星下点地表属性预报方法-CN202010377586.9有效
发明人：刘洁;黄缙;莫凡;田科丰;王淑一;周剑敏;陈超;程莉;杨晓龙;刘彤 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2020-05-07 - 公布日： 2022-03-04 - 主分类号： G01C21/04 文献下载
摘要：一种基于地表模型图的星下点地表属性预报方法，属于航天器姿态控制领域，首先预装地表模型图，地表模型图采用等间隔的经度条带，每一个条带给出该条带区域内为“境内或者陆地”的地理纬度上限和下限，以简化星上地表定位算法。其次星上自主预报目标t时刻星下点的地理经度L和地理纬度δ。最后根据预装的中国境内地图进行境内或者境外的预报，根据预装的陆地地图进行陆地或者海洋的预报。本发明方法解决了存储DEM数字高程模型数据存储量较大、搜索算法对软件计算要求较高的问题。
一种基于地表模型星下点属性预报方法

[发明专利]一种利用星敏信息姿态重置的航天器姿态机动稳定方法-CN201910562456.X有效
发明人：刘其睿;王淑一;袁利;谌颖;车汝才;高进;张晋;张怡;刘洁;田科丰;葛莹;王丽娇;吕文华 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2019-06-26 - 公布日： 2022-02-01 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明一种利用星敏信息姿态重置的航天器姿态机动稳定方法，包括如下步骤：(1)使用陀螺输出积分进行角速度估计和姿态预估；(2)进行卫星是否机动到位判断；(3)若步骤(2)中判断卫星未机动到位，则转入步骤(6)；否则判断是否已进行星敏姿态重置，若是转入步骤(4)，若否转入步骤(5)；(4)进行姿态滤波修正计算，得到滤波修正后的姿态四元数，转入步骤(6)；(5)进行定姿姿态重置计算，得到重置后的姿态四元数，转入步骤(6)；(6)根据预定的目标姿态和目标角速度，使用当前的角速度估计值和姿态估计值进行控制计算，得到控制力矩，并施加于星体上进行稳定控制。
一种利用信息姿态重置航天器机动稳定方法

[发明专利]一种正反双向推扫动中成像偏流角计算方法及系统-CN202111088599.5在审
发明人： 田科丰;张科备;汤亮;关新;王有懿;郝仁剑;于强;郭子熙 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2021-09-16 - 公布日： 2021-12-31 - 主分类号： G06F17/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种正反双向推扫动中成像偏流角计算方法及系统，适用于高分辨率对地遥感观测领域，其观测卫星在遥感成像过程中三轴均具有主动旋转角速度的姿态控制。本发明选取成像卫星当前目标姿态为基准，进行了沿卫星飞行轨迹正向推扫和反向推扫成像的偏流角计算，能够实现单次成像区间多条带拼接极大的拓展了相机成像幅宽。在正反向推扫过程中，首先计算了不同方法的偏流角的增量，将偏流角的增量转化为姿态矩阵更新目标姿态矩阵，并将更新后的姿态矩阵作为姿态控制的目标姿态矩阵。通过姿态控制实现对目标姿态的跟踪控制，提升了反向推扫过程中的姿态控制性能。
一种正反双向推扫动中成像偏流计算方法系统

[发明专利]一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法-CN201910461598.7有效
发明人： 田科丰;刘羽白;王淑一;关新;姚宁;张科备 -专利权人：北京控制工程研究所
申请日： 2019-05-29 - 公布日： 2021-12-07 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法，其中卫星轨迹规划中姿态可由任意姿态角、角速度和角加速度起始，规划至指定的姿态角、角速度和角加速度并且姿态参数全程受控。本发明方法是一种适应边界约束的分段正弦姿态机动轨迹规划方法既保证了卫星姿态的高效机动又保证了规划轨迹的光滑性，优化了稳定时间。本发明通过在实时控制阶段对轨迹进行实时计算保证了机动阶段对角速度与角加速度的全程受控，从而有效提高控制的精确度和可靠性。本发明特别适用于卫星任务规划和实时姿态控制的机动轨迹规划全过程。
一种适应边界约束分段正弦姿态机动轨迹规划方法

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