[发明专利]星间链路指向恢复方法

说明书

本发明提供了一种星间链路指向恢复方法，包括：确保满足北斗三号卫星的导航载荷与测控天线对地指向的需求，确保满足北斗三号卫星帆板对日的能源需求，并根据需求确定偏航约束项，根据轨道信息和约束项，计算北斗三号卫星的当前姿态信息；以及将计算的北斗三号卫星当前姿态信息用于星间链路指向，以替代或更正由于星内姿态信息传输失败引起的建链指向错误。

技术领域

本发明涉及卫星技术领域，特别涉及一种北斗三号卫星星内姿态信息传输故障时星间链路恢复指向的方法。

背景技术

北斗三号导航系统中，星间链路起到了连接组网的作用。受地面分布测站地理限制，处于境外的卫星需要由境内星中转上行控制信息和下行遥测信息。除了通信功能外，星地/星间的测距下行到地面后，采用联合定轨的方法能有效提高定轨精度，显著降低设备时延对轨道和钟差解算精度的影响。同时星间链路测距值也被用于北斗三号卫星的自主导航。在星间链路建链时，需要上位机能够按照时隙约定计算出正确的星间链路指向角。姿控信息在星内传播时，如总线发生错误或者总线控制单机出现错误，将会影响星间链路上位机收到正确的姿态信息，从而导致建链失败，影响星间测距通信。尤其卫星处于境外时，若发生该类故障，将导致测控站无法监测卫星状态，卫星也无法获取境内更新电文，严重降低系统可靠性。

图1为姿控信息在星内传播路径示意图，如图1所示，在红线标识的星内单机或总线故障时，姿态信息传输失败，将导致建链故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种星间链路指向恢复方法，以解决现有的北斗三号卫星由于星内姿态信息传输故障引起的星间链路指向失败问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种星间链路指向恢复方法，包括：

确保满足北斗三号卫星的导航载荷与测控天线对地指向的需求，确保满足北斗三号卫星帆板对日的能源需求，并根据需求确定偏航约束项，根据卫星位置信息和约束项，计算北斗三号卫星的当前姿态信息；以及

将计算的北斗三号卫星当前姿态信息用于星间链路指向，以替代或更正由于星内姿态信息传输失败引起的建链指向错误。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，还包括：

在卫星正常情况下，计算的北斗三号卫星的当前姿态信息对星内传输的姿态信息进行核验。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，确保满足北斗三号卫星的导航载荷与测控天线对地指向的需求包括：

北斗三号卫星导航载荷与测控天线部署于卫星质心坐标系+Z面，卫星质心坐标系+Z轴需一直指向地心以满足北斗三号卫星的导航载荷与测控天线对地指向的需求。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，确保满足北斗三号卫星帆板对日的能源需求包括：

北斗三号卫星帆板位于±Y面，卫星需根据当时位置信息与太阳相对关系进行偏航，以满足帆板接受光照，补充能源的需求。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，计算北斗三号卫星的当前姿态信息包括：

根据卫星位置信息与太阳位置信息，计算出卫星质心坐标系和轨道坐标系旋转关系，从而计算北斗三号卫星的姿态角；

所述北斗三号卫星的姿态角包括偏航角、滚动角和俯仰角。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，卫星位置信息与太阳位置信息包括：北斗三号卫星运动时，非地影期时，姿态控制使太阳矢量一直保持在卫星质心坐标系的X-O-Z面内，以保证帆板的对日指向以获取能源，满足能源需求；在地影期，由于地球遮挡，卫星帆板无法持续指向太阳；随时间变化，轨道太阳角正负变换。

可选的，在所述的星间链路指向恢复方法中，轨道太阳角包括：轨道太阳角指的是卫星到太阳的矢量与卫星轨道面的夹角；在地影期，该角度由正向变为负向或由负向变为正向。