[发明专利]星体转动惯量在轨辨识方法及设备

说明书

本发明涉及一种星体转动惯量在轨辨识方法和设备。所述星体转动惯量在轨辨识方法包括：在采用飞轮姿态机动启动时，获取飞轮转速和卫星角速度；等待预设时间后，机动轴的转动惯量初值；基于预设算法，递推计算转动惯量；将飞轮加速度结束时递推获取到的参数值的第一维作为转动惯量估计值。本发明的方法及设备可在轨估计卫星转动惯量，从而优化了卫星姿态机动控制算法，并大大提高了卫星姿态机动性能。

技术领域

本发明涉及卫星控制技术领域，尤其涉及一种星体转动惯量在轨辨识方法及设备。

背景技术

在机动过程中控制参数是基于卫星转动惯性进行设计的，通过准确估计转动惯量有利于优化机动控制参数，实现卫星快速机动和稳定。

一般目前常用的方法是地面根据在轨数据进行离线估计，该方式有两个缺陷：1)遥测数据有限，采集频率不高，影响估计精度；2)数据处理需要额外的人工干预，随着卫星质量变化，惯量发生变化，需地面多次估计。

而如何提供一种可靠且实时高效的控制方法就成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种星体转动惯量在轨辨识方法及设备，以及时可靠的预估星体姿态，从而有效的提高卫星姿态机动的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种星体转动惯量在轨辨识方法，所述星体转动惯量在轨辨识方法包括：

在采用飞轮姿态机动启动时，获取飞轮转速和卫星角速度；

等待预设时间后，获取机动轴的转动惯量初值；

基于预设算法，递推计算转动惯量；

将飞轮加速度结束时递推获取到的参数值的第一维作为转动惯量估计值。

在某些实施例中，所述基于预设算法，递推计算转动惯量的步骤包括：基于递推最小二乘法每拍递推计算转动惯量，直至飞轮加速度结束。

在某些实施例中，所述获取飞轮转速和卫星角速度的步骤包括：

根据公式：

其中h_k为第k拍飞轮转速对应的角动量；y_k为第k拍机动轴的角速度。

在某些实施例中，获取机动轴的转动惯量初值的步骤包括：利用获取到的第1拍和第2拍的数据并根据下述公式计算初值：

其中P₀为过程参数，为被估计参数，第一维即为惯量。

在某些实施例中，所述基于预设算法，递推计算转动惯量的步骤包括：根据获取的机动轴的转动惯量初值，并结合当前拍记录的飞轮转速和卫星姿态角速度，计算转动惯量；公式如下：

其中，

本发明还提供一种星体转动惯量在轨辨识设备，所述设备包括：

第一获取模块，用于在采用飞轮姿态机动启动时，获取飞轮转速和卫星角速度；

第二获取模块，用于在等待预设时间后，获取机动轴的转动惯量初值；

递推计算模块，用于基于预设算法，递推计算转动惯量；

转动惯量获取模块，用于将飞轮加速度结束时递推获取到的参数值的第一维作为转动惯量估计值。

综上所述，本发明的星体转动惯量在轨辨识方法及设备，与现有技术相比，具有以下优点：