【技术实现步骤摘要】
一种基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法
本专利技术属于飞行器设计
，具体涉及一种实拍实传任务需求下、基于广义动力学的卫星运动天线耦合路径的快速规划算法。
技术介绍
据了解，实拍实传服务已经成为新一代敏捷卫星对地、对天观测任务的核心需求，是未来航天器技术发展的重要方向。为了实现此技术需求，需要将中继卫星、地面接收站等通信节点引入任务场景、同时为敏捷卫星平台配备大功率数传天线。由于大功率数传天线往往存在半波束角很小的不利情况，因此需要将天线作为运动机构处理。在敏捷卫星实施对地、对天观测任务过程中，通过二维转台将天线实时对准地面接收站或中继卫星，从而实现实拍实传服务。在实际任务过程中，由于敏捷卫星有效载荷视场有限、且出于光学图像成像需求，往往需要考虑偏流角约束。所以在敏捷卫星执行观测任务的过程中，需要实时进行姿态机动以将载荷对准目标。因此，运动天线与敏捷卫星本体的同时转动就形成了二体耦合转动问题。考虑运动天线在敏捷卫星平台上的转动区域受限、通信节点的可见弧段受到敏捷卫星姿态影响、中继卫星轨道约束与地面接收站随地球转动等问题，使得实拍实传任务需求下，敏捷...
【技术保护点】
1.一种基于广义动力学的卫星‑天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：将中继卫星、地面接收站引入任务场景，并将二者统称为通信节点；通过目标及敏捷卫星在惯性坐标系下的相对位置来确定目标的观测窗口，并定义标称姿态坐标系；步骤二：将中继卫星的轨道根数、地面接收站经纬度坐标信息引入轨道动力学，将中继卫星或地面接收站与敏捷卫星的相对运动归一化后投影到标称姿态坐标系下；步骤三：基于敏捷卫星与标称姿态坐标系的相对运动，确定所有通信节点的可见窗；并构建敏捷卫星本体与数传天线机构的二体动力学模型；步骤四：通过最大通信节点优先级、最优转动路径和最长连续数传时间来制定不同的指...
【技术特征摘要】
1.一种基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：将中继卫星、地面接收站引入任务场景，并将二者统称为通信节点；通过目标及敏捷卫星在惯性坐标系下的相对位置来确定目标的观测窗口，并定义标称姿态坐标系；步骤二：将中继卫星的轨道根数、地面接收站经纬度坐标信息引入轨道动力学，将中继卫星或地面接收站与敏捷卫星的相对运动归一化后投影到标称姿态坐标系下；步骤三：基于敏捷卫星与标称姿态坐标系的相对运动，确定所有通信节点的可见窗；并构建敏捷卫星本体与数传天线机构的二体动力学模型；步骤四：通过最大通信节点优先级、最优转动路径和最长连续数传时间来制定不同的指标函数，基于人工势场法建立相对应的广义受力模型；将上述步骤三中所获得的二体动力学模型置于广义受力模型下，并通过求解广义动力学方程得出敏捷卫星和数传天线的转动路径。2.根据权利要求1所述的基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，所述步骤一中的标称姿态坐标系为：其中，xsat，ysat，zsat分别为标称姿态坐标系的x，y和z轴，Abaseline表示标称姿态坐标系的姿态转换矩阵，PtiJ(t)，为目标在地球惯性坐标系下的位置和速度，rsat(t)，为敏捷卫星在地球惯性坐标系下的位置和速度，为目标与敏捷卫星之间的相对速度矢量。3.根据权利要求2所述的基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，所述步骤二具体包括：2.1在标称姿态坐标系下，敏捷卫星X轴始终对准目标方向、敏捷卫星Y轴指向目标相对于敏捷卫星的速度方向，满足偏流角约束；2.2将中继卫星与地面接收站在惯性空间的运动投影到标称姿态坐标系下，将敏捷卫星的实际姿态与标称姿态之间的欧拉角定义为相对姿态角；2.3将敏捷卫星的实际姿态投影到标称姿态坐标系中进行研究，在该坐标系下，载荷视场范围和偏流角约束转化为敏捷卫星X轴与标称姿态坐标系X轴之间的夹角约束；2.4基于通信天线在敏捷卫星本体系下的转动范围约束，将通信节点的可见窗口时段转化成为相对姿态角的函数，从而建立相对姿态与通信节点窗口的耦合表达式。4.根据权利要求3所述的基于广义动力学的卫星-天线耦合系统路径规划算法，其特征在于，所述步骤三具体包括：3.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李爽，佘宇琛，王淑一，张刘，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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