[发明专利]一种满足快速绕飞要求的航天器绕飞观测方法

权利要求书

1.一种满足快速绕飞要求的航天器绕飞观测方法，其特征在于，包括：

确定理论观测点的数目及位置，选取N个观测点；

采用基于C-W方程的二脉冲控制方式控制绕飞航天器依次转移至每个观测点；

判断到达观测点时航天器的本体角速度是否减小至观测相机清晰成像的阈值，若未达到该阈值则进行相对位置保持控制和姿态指向控制；

其中，

所述姿态指向控制包括：

根据观测相机可以获得目标方位信息，所述方位信息包括高低角Δq_ε和方位角Δq_β；

计算指令四元数，其计算公式为其中，q_ib为赤道惯性坐标系至绕飞航天器本体系的当前姿态，q_seeker为指向目标要调整的指令姿态，具体表达式为：

根据卫星当前姿态和指令姿态，获得误差四元数，其计算公式为：

采用PID方法实现姿态控制，指令力矩计算公式如下：

T_c＝k′_p·(q_e+0.1I_qe)-k′_d·ω_b

其中，q_e、I_qe为误差四元数q_e的矢量部分及其积分，ω_b为绕飞航天器的本体角速度，通过陀螺测量得到，k′_p、k′_d为PID控制参数。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述理论观测点位置分别为：

其中，ρ_exp(k)为理论绕飞轨迹，T为绕飞周期，v_exp(k)为绕飞速度。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述采用基于C-W方程的二脉冲控制方式控制绕飞航天器依次转移至每个观测点包括：

设当前处于第n个观测点，完成观测并准备转移的时刻为t₀，计算航天器的相对位速为[ρ(t₀)，v(t₀)]，下一个理论观测点处的相对位速为通过下述可计算出在t₀时刻需提供的速度增量ΔV(t₀)和时刻需提供的速度增量

其中，

其中，n为目标航天器的平均运动角速度，τ＝T/N。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述进行相对位置保持控制包括：

以所述航天器当前时刻的相对位置为起点，采用PD控制法进行相对位置保持控制，

其中，航天器的相对位置为ρ₀，航天器的轨道控制力的具体公式如下：

F(t)＝k_p·[ρ₀-ρ(t)]-k_d·v(t)

ρ(t)、v(t)为航天器的t时刻的相对位置、速度，k_p、k_d为PD控制参数，F(t)表示轨道控制力。