[发明专利]一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法

说明书

本发明公开了一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，属于航天领域。所述卫星入轨快速成像方法包括以下步骤：步骤一、利用地球星历和火箭安装方向计算卫星在箭上的初始姿态；步骤二、利用星上陀螺组件进行发射段卫星姿态实时积分定姿；步骤三、星箭分离后，控制卫星快速机动成像。本发明利用地球星历、火箭的安装方向等信息，计算箭上卫星的初始姿态，将姿态计算和控制流程的开始时间提前至卫星箭上加电阶段，充分利用了地面已知信息，简化了入轨后的控制流程；大幅缩短了成像准备时间，提高了卫星的成像响应速度；在仅采用常用配置的条件下，通过软件预置参数的方式提高了卫星成像响应速度，卫星研制硬件成本相比于传统卫星并无提高。

技术领域

本发明涉及一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，属于航天领域。

背景技术

传统卫星入轨后的姿态控制过程一般需先后经历对日捕获控制、对日定向到最终建立巡航姿态进行在轨测试等阶段。卫星建立姿态基准后，再开展成像。从卫星入轨到第一次成像的时间一般为1天～7天，即便是以快速响应能力著称的美国TacSat系列卫星，从发射入轨到第一次成像消耗时间也长达约12小时。

这使得现有的卫星入轨成像技术存在控制流程繁琐、成像准备时间长和卫星相应速度慢等问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，以解决现有技术张量磁定位方法存在定位盲区，针对定位盲区的误差补偿又不充分，定位精度不够的问题。

一种基于预置姿态的卫星入轨快速成像方法，所述卫星入轨快速成像方法包括以下步骤：

步骤一、利用地球星历和火箭安装方向计算卫星在箭上的初始姿态；

步骤二、利用星上陀螺组件进行发射段卫星姿态实时积分定姿；

步骤三、星箭分离后，控制卫星快速机动成像。

进一步的，定义箭上首次计算时刻为t₀、点火时刻为t₁、星箭分离时刻为t₂和成像时刻为t₃，定义t₀时刻和t₁时刻之间为阶段1，定义t₁时刻和t₂时刻之间为阶段2，定义t₂时刻和t₃时刻之间为阶段3，

在步骤一中，具体包括以下步骤：

步骤一一、通过地球星历信息，计算t₀时刻地球本体固连坐标系相对于J2000坐标系的姿态矩阵，记为矩阵R_ei(t₀)；

步骤一二、通过发射点经、纬度信息，计算发射点北东地坐标系相对于地球本体固连坐标系的姿态矩阵，记为矩阵R_de；

步骤一三、通过火箭射前安装方向信息，计算火箭本体坐标系相对于发射点北东地坐标系的旋转矩阵，记为矩阵R_rd；

步骤一四、通过卫星与火箭的相对安装关系，计算得到卫星相对于火箭的姿态矩阵，记为矩阵R_sr；

步骤一五、计算初始t₀时刻卫星的惯性姿态矩阵：

R_si(t₀)＝R_sr·R_rd·R_de·R_ei(t₀)

计算结果R_si(t₀)即为t₀时刻卫星的初始姿态。