【技术实现步骤摘要】
一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法
本专利技术涉及火星探测姿态控制技术，具体涉及一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法。
技术介绍
我国计划于2020年发射火星探测器，一次实现“绕”、“落”、“巡”的三步走流程。随着探测器的飞行，探测器距离火星越来越近，器地距离随之增加，相比于近地卫星，直接带来的影响就是通信延迟增大，无法实施实时的星地大回路控制，因此要求器上具备自主恢复通信功能的处置能力。根据火星探测器对测控数传能力的需求不同，火星探测器配置高增益、低增益天线组合方式进行器地链路保障。由于天线波束限制，器上必须依靠GNC姿态的配合，才能保障对地通信。在故障情况下，GNC分系统需自主进行多次姿态机动及安全姿态的建立实现快速及最终姿态的保障。国外深空探测过程中一般采用喷气慢旋姿态，该姿态可保持固定轴对地稳定，在对地稳定轴上安装通信天线，可保障通信链路的持续稳定。一旦失去对地通信，则探测器与地面失联，目前国内外没有好的解决办法。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问...
【技术保护点】
1.一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，用于器地通信异常情况下，配合综合电子实现天线波束指向，建立几何通信链路，其特征在于，该方法的步骤包括：/nS1、在长期稳态飞行基准下，若高增益天线驱动异常，GNC根据最后一拍高增益天线驱动角，计算高增益天线对地指向目标姿态，自主规划机动路径机动至高增益天线对地指向目标姿态；/n若中增益及低增益天线1通信异常，GNC计算低增益天线2对地指向目标姿态；/n若增益天线无通信链路且中低增益天线切换后仍无通信，GNC自主进入绕X轴慢旋姿态实现由星敏感器到太阳敏感器切换；/nS2、根据S1中的目标姿态计算，GNC根据器上飞轮力矩及角动...
【技术特征摘要】
1.一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，用于器地通信异常情况下，配合综合电子实现天线波束指向，建立几何通信链路，其特征在于，该方法的步骤包括：
S1、在长期稳态飞行基准下，若高增益天线驱动异常，GNC根据最后一拍高增益天线驱动角，计算高增益天线对地指向目标姿态，自主规划机动路径机动至高增益天线对地指向目标姿态；
若中增益及低增益天线1通信异常，GNC计算低增益天线2对地指向目标姿态；
若增益天线无通信链路且中低增益天线切换后仍无通信，GNC自主进入绕X轴慢旋姿态实现由星敏感器到太阳敏感器切换；
S2、根据S1中的目标姿态计算，GNC根据器上飞轮力矩及角动量约束，自主进行路径规划，并计算机动路径过程中的控制四元数及控制用角速度；
根据当前对日姿态四元数与目标姿态四元数，计算误差四元数；
确定机动路径参数；
确定姿态机动的路径规划的路径；
确定闭环控制误差四元数及前馈控制力矩；
S3、若仍然无通信建立，则进入绕对日轴慢旋状态，其中俯仰和偏航轴依据模拟太阳角计直接测量带入控制器，进行解耦的闭环跟踪控制，滚动轴以陀螺测量角速度为测量值，以飞轮转速为输出量进行单比例闭环控制。
2.如权利要求1所述的一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，其特征在于，长期稳态飞行基准四元数qs计算方法为：
qs＝C(Rs)
其中，为地球指向探测器的矢量，为探测器指向太阳的矢量，分别为探测器本体x，y，z轴在地球J2000惯性系下的表示；Rs为地球J2000惯性系到长期稳态飞行基准的姿态转换矩阵；C为姿态矩阵转四元数算法，qs为对日基准四元数。
3.如权利要求1所述的一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，其特征在于，高增益天线对地指向目标姿态计算方法为：
本体系下的高增益天线电轴指向
其中，Rx(·)，Ry(·)为绕x，y轴旋转矩阵计算方法，α为高增益天线二维驱动X轴当前角度，β为高增益天线二维驱动Y轴当前角度，Rg为高增益天线安装矩阵；
计算高增益天线对地指向目标姿态，定义
qg＝C(Rg)
其中，qg为高增益天线对地指向目标姿态，为地球指向探测器的矢量，为探测器指向太阳的矢量，C为姿态矩阵转四元数算法。
4.如权利要求1所述的一种基于自主机动的火星探测对地天线指向恢复方法，其特征在于，低增益天线2对地指向目标姿态确定方法为：
本体系下低增益天线2的指向：
定义
ql＝C(Rl)
其中，ql为高增益天线对地指向目标姿态，为地球指向探测器的矢量，为探测器指向太阳的矢量，C为姿态矩阵转四元...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘付成，王卫华，秦捷，陆丹萍，马瑞，吴迪，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31
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