天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法及系统,包括以下步骤：S1、获取当前时刻的卫星轨道状态、姿态四元数和角速度和空间运动目标轨道状态；S2、使空间运动目标在卫星相机视场中，获取期望卫星姿态下的姿态四元数与卫星体坐标系三轴的空间单位矢量；S3、获取期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量的时间导数；S4、根据期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量及单位矢量的时间导数计算期望角速度；S5、根据期望卫星姿态下的期望角速度与姿态四元数计算卫星的控制力矩，并根据控制力矩对卫星进行姿态调控。最大程度保证了相机视场对运动目标的捕获。本发明专利技术应用于天基态势感知领域。

【技术实现步骤摘要】
天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法及系统
本专利技术涉及天基态势感知领域，尤其涉及天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法及系统。
技术介绍
天基空间运动目标跟踪指向是指，基于空间轨道运行的卫星平台，通过其快速姿态机动，使固连于星体的相机光轴在一段时间内始终指向某空间轨道运动目标，以拍摄照片或视频的方式对空间运动目标进行遥感；空间运动目标可以是任何感兴趣的空间碎片、其他人造卫星或小天体等。天基空间运动目标成像是近年来新兴的一种天基态势感知技术，具有较大的科学、商业和军事应用价值。在对空间运动目标的连续跟踪过程中，星体姿态的控制需要以期望姿态角和期望角速度为参考输入，结合测量得到的实际姿态和实际角速度，产生姿态偏差和角速度偏差信号，最终生成对卫星姿态的控制力矩。由于突破第一宇宙速度后的在轨运行卫星运动速度很大，且不同卫星的轨道倾角差异很大，导致空间运动目标相对卫星的运动角速度可以达到10°/s的量级，由于无法设计合理的期望跟踪指向姿态，使得空间运动目标较易逸出相机视场。
技术实现思路
针对现有技术中空间运动目标较易逸出相机视场的问题，本专利技术的目的是提供一种天基空间运动目标跟踪指向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法,其特征在于，包括以下步骤：S1、获取当前时刻的卫星轨道状态、姿态四元数和角速度和空间运动目标轨道状态；S2、使空间运动目标在卫星相机视场中，获取期望卫星姿态下的姿态四元数与卫星体坐标系三轴的空间单位矢量；S3、获取期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量的时间导数；S4、根据期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量及单位矢量的时间导数计算期望角速度；S5、根据期望卫星姿态下的期望角速度与姿态四元数计算卫星的控制力矩，并根据控制力矩对卫星进行姿态调控。

【技术特征摘要】
1.天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法,其特征在于，包括以下步骤：S1、获取当前时刻的卫星轨道状态、姿态四元数和角速度和空间运动目标轨道状态；S2、使空间运动目标在卫星相机视场中，获取期望卫星姿态下的姿态四元数与卫星体坐标系三轴的空间单位矢量；S3、获取期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量的时间导数；S4、根据期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量及单位矢量的时间导数计算期望角速度；S5、根据期望卫星姿态下的期望角速度与姿态四元数计算卫星的控制力矩，并根据控制力矩对卫星进行姿态调控。2.根据权利要求1所述天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法，其特征在于，步骤S1中，卫星轨道状态为X＝[R,V]T，R为卫星的地心惯性系位置，V为卫星的地心惯性系速度；姿态四元数为由卫星体坐标系相对地心惯性系定义；角速度为ω＝[ωx,ωy,ωz]T，由卫星体坐标系相对地心惯性系定义；空间运动目标轨道状态为XT＝[RT,VT]T，RT为空间运动目标在地心惯性系中的位置，VT为空间运动目标的地心惯性系速度。3.根据权利要求1所述天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法，其特征在于，步骤S2中期望卫星姿态下的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量的获取过程为：S211、计算当前时刻的空间运动目标相对卫星的位置矢量Rr和速度矢量Vr：Rr＝RT-RVr＝VT-VS212、设卫星上相机光轴与卫星体坐标系zb轴重合，zb轴在由Rr和Vr构成的相对运动平面内运动以使得空间运动目标在卫星相机视场中，此时期望姿态对应的卫星体坐标系三轴的空间单位矢量为：式中，||·||为矢量的模。4.根据权利要求1所述天基空间运动目标跟踪指向卫星姿态控制方法，其特征在于，步骤S2中期望...

【专利技术属性】
技术研发人员：连一君，项军华，
申请(专利权)人：湖南航升卫星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43