[发明专利]一种倾斜轨道卫星偏航机动的自主控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星的控制技术，具体涉及一种倾斜轨道卫星偏航机动的自主控制方法。

背景技术

倾斜轨道卫星对实现某种特定的任务目标具有更多的优势，在某些如电子侦察、科学观测、导航星座等领域中，倾斜轨道卫星得到了较为广泛的应用。

但是倾斜轨道上，太阳会从轨道面的一侧连续地运动到另一侧，太阳光与轨道面夹角（太阳高度角β）会在-90°～90°之间连续地变化。倾斜轨道卫星在轨光照情况复杂是卫星研制的难点。

其缺点在于：

倾斜轨道卫星不论星敏感器如何布局，太阳光都将进入星敏感器视场，难以满足姿态测量数据连续输出的要求，并且阳光照射会对星敏感器造成损害；

倾斜轨道上太阳相对卫星的位置变化为二维运动，卫星仅使用一维驱动太阳电池阵不能保证帆板始终对日，不能满足能源供应要求；

倾斜轨道星体各面均能受到阳光照射，难以选择固定散热面，给热控设计带来很大困难。

发明内容

本发明提供一种倾斜轨道卫星偏航机动的自主控制方法，使卫星能够适应倾斜轨道复杂的太阳光照环境。

为实现上述目的，本发明提供一种倾斜轨道卫星偏航机动的自主控制方法，其特点是，该方法包含：

测算当前时刻的太阳高度角β₁和卫星偏航轴姿态ψ₁；

根据两个不同时刻的太阳高度角得到太阳相对卫星运动方向；

根据当前时刻的太阳高度角β₁确定卫星偏航轴期望姿态ψ₀；

根据当前时刻的太阳高度角β₁、当前时刻的卫星偏航轴姿态ψ₁和太阳相对卫星运动方向，确定偏航机动目标值和偏航机动模式；

卫星执行机构启控，控制卫星从当前时刻的卫星偏航轴姿态ψ₁至卫星偏航轴期望姿态ψ₀进行偏航轴姿态机动。

根据当前时刻的太阳高度角β₁确定卫星偏航轴期望姿态ψ₀具体包含：

若0°≤β₁<40°，则卫星偏航轴期望姿态ψ₀=0°；

若40°≤β₁<90°，则卫星偏航轴期望姿态ψ₀=-90°；

若-40°≤β₁<0°，则卫星偏航轴期望姿态ψ₀=180°；

若-90°≤β₁<-40°，则卫星偏航轴期望姿态ψ₀=90°。

确定偏航机动目标值和偏航机动模式包含：

若β₁≥40°且ψ₁=0°，则卫星进行0°至-90°偏航轴姿态机动；

若β₁≤40°且ψ₁=-90°，则卫星进行-90°至0°偏航轴姿态机动；

若β₁≤2°且ψ₁=0°，太阳相对卫星运动方向=-1，则卫星进行0°至180°偏航轴姿态机动；

若β₁≤-40°且ψ₁=180°，则卫星进行180°至90°偏航轴姿态机动；

若β₁≥-40°且ψ₁=90°，则卫星进行90°至180°偏航轴姿态机动；

若β₁≥-2°且ψ₁=180°，太阳相对卫星运动方向=1，则卫星进行180°至0°偏航轴姿态机动。

卫星进行偏航轴姿态机动到位后，更新卫星上的系统状态设置。

太阳高度角按照：0°→90°→0°→-90°→0°的顺序为规律周期性变化；每个变化周期内进行偏航轴姿态机动。

在太阳高度角的一个变化周期内，卫星进行6次偏航轴姿态机动。

上述卫星进行偏航轴姿态机动的幅度为90°和/或180°。

本发明一种倾斜轨道卫星偏航机动的自主控制方法和现有技术的倾斜轨道卫星技术相比，其优点在于，本发明通过卫星的偏航轴姿态机动，使卫星形成了近似固定的背阳面，星敏感器布局设计可以避开阳光照射，保护了星敏感器，确保了星敏感器测量数据的连续输出；

本发明通过卫星星体的偏航轴姿态机动，卫星配置一维驱动太阳电池阵即可实现帆板对日定向，确保满足能源供应要求；