[发明专利]一种基于推力器偏差估计的轨控策略在轨修正方法和系统

说明书

本发明公开了一种基于推力器偏差估计的轨控策略在轨修正方法和系统，该方法包括：分别获取整星质心、第一轨控推力器和第二轨控推力器相对布局系的位置信息；以及，获取第一轨控推力器和第二轨控推力器的推力矢量方向；进行在轨辨识，并根据在轨辨识结果，确定第一轨控推力器和第二轨控推力器产生的力矩；构建干扰力矩评价函数；对干扰力矩评价函数进行求解，确定干扰力矩评价函数的极小值，并计算得到喷气脉宽；根据计算得到的喷气脉宽，进行轨道控制。本发明采用能量最优原则在轨更新轨控推力分配策略，实现轨控干扰的最小化。

技术领域

本发明属于轨道控制技术领域，尤其涉及一种基于推力器偏差估计的轨控策略在轨修正方法和系统。

背景技术

一般来说，卫星平台的设计都是以载荷需求为出发点，大部分载荷对卫星的轨道精度有一定的要求，而卫星初始的偏低发射、在轨运行期间轨道摄动影响等都会使得实际轨道与标称轨道存在一定的偏差，因而要求卫星平台具有轨道控制能力。

理想情况下的轨控推力器应当只产生所需方向上的推力，对卫星不产生额外的力和力矩作用，因此需要在卫星设计之初就综合考虑卫星的质量特性以及推力器的安装布局。但在实际的卫星研制过程当中，由于载荷和单机的质量特性和安装要求一般都会发生变化，导致最终的质量特性会发生较大变化，质心位置相比于设计之初可能相差几厘米至几十厘米。而推力器设计生产比较成熟，一般不作改动，因而最终的推力器安装布局可能会与整星质心位置不匹配，导致轨控推力器自身产生的干扰较大，影响姿态控制精度，进而影响轨道控制的精度，且需要消耗额外的燃料来平衡轨控推力器产生的干扰力矩。另外，轨控期间会消耗大量的推进剂，也会导致整星质心发生变化，影响下一次轨控效果。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于推力器偏差估计的轨控策略在轨修正方法和系统，根据每次轨控后的卫星状态变化，采用能量最优原则在轨更新轨控推力分配策略，实现轨控干扰的最小化。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种基于推力器偏差估计的轨控策略在轨修正方法，包括：

分别获取整星质心、第一轨控推力器和第二轨控推力器相对布局系的位置信息；以及，获取第一轨控推力器和第二轨控推力器的推力矢量方向；

根据获取的整星质心、第一轨控推力器和第二轨控推力器相对布局系的位置信息，以及第一轨控推力器和第二轨控推力器的推力矢量方向，进行在轨辨识，并根据在轨辨识结果，确定第一轨控推力器和第二轨控推力器产生的力矩；

根据确定的第一轨控推力器和第二轨控推力器产生的力矩，构建干扰力矩评价函数；

对干扰力矩评价函数进行求解，确定干扰力矩评价函数的极小值，并计算得到喷气脉宽；

根据计算得到的喷气脉宽，进行轨道控制。

优选的，通过如下公式确定第一轨控推力器和第二轨控推力器产生的力矩：

其中，表示第一轨控推力器产生的力矩，表示第二轨控推力器产生的力矩，A_OL表示布局系到质心系的转换矩阵，表示整星质心相对布局系的位置、表示第一轨控推力器相对布局系的安装位置，表示第二轨控推力器相对布局系的安装位置，表示第一轨控推力器的推力矢量方向，表示第二轨控推力器的推力矢量方向。

优选的，干扰力矩评价函数J的表达式如下：

其中，M₁表示第一轨控推力器的喷气脉宽，M₂表示第二轨控推力器的喷气脉宽，a＝M₁/M₂，T₁(i)为的三轴分量，T₂(i)为的三轴分量，i＝1，2，3。