卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统，包括：步骤S1：根据在轨观测的恒星预报参数提出控制信息，获取在轨观测的恒星预报参数提出结果信息；步骤S2：获取机动角最优恒星捕获信息；步骤S3：设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测，获取恒星观测信息；步骤S4：获取在探测器上轨迹评估卫星平台指向精度信息；步骤S5：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台姿态稳定度信息。本发明专利技术提出的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，在轨操作流程简单，精度高，适用于卫星姿态稳定度和指向精度指标的在轨评估。

【技术实现步骤摘要】
卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统
本专利技术涉及空间飞行器总体
，具体地，涉及一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统，尤其涉及一种基于恒星感光的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法。
技术介绍
姿态稳定度和指向精度是卫星平台的重要指标，直接关系到卫星在轨任务的成败。近年来，随着我国遥感卫星的不断发展，用户对卫星的定量化应用要求也越来越高。作为卫星平台的核心指标，卫星姿态稳定度的要求也越来越高。常规的卫星姿态稳定度评估方法是采用星敏感器和陀螺。但随着卫星姿态稳定度和指向精度的要求不断提高，传统的陀螺和星敏感器渐渐不能满足甚高精度姿态稳定度的评估需求。因此，有必要研究新的评估方法，以第三方视角对姿态稳定度和指向精度指标进行精确评估。专利文献《基于四频差动激光陀螺/星敏感器的卫星定姿算法》，提出了四频差动激光陀螺与星敏感器的联合定姿方案，以须解决卫星高频抖动的测量与处理问题。但该方法对星敏感器和陀螺的性能要求较高，与本专利涉及的基于恒星观测的评估方法不一致。专利文献《TDICCD相机的卫星姿态稳定度确定》中，讨论了卫星平台振动与TDICCD成像质量的相关性，推导了卫星平台姿态稳定度和像移的关系公式。但文章并未涉及到具体的评估方法。专利文献《基于恒星观测的静止轨道成像仪指向偏差在轨修正》中，提出了基于恒星观测的方法准确获取遥感仪器与观测目标间的相对位置和指向信息。该文章重点介绍了恒星数据的应用方法，并未涉及到指向精度的评估方法。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统。根据本专利技术提供的一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，包括：步骤S1：根据在轨观测的恒星预报参数提出控制信息，获取在轨观测的恒星预报参数提出结果信息；步骤S2：根据在轨观测的恒星预报参数提出结果信息，获取机动角最优恒星捕获信息；步骤S3：根据机动角最优恒星捕获信息，设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测，获取恒星观测信息；步骤S4：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台指向精度信息；步骤S5：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台姿态稳定度信息。优选地，所述步骤S1包括：步骤S1.1：根据卫星的轨道信息以及星敏感器、相机的工作特性信息，搜索适用于卫星观测的恒星，预测恒星观测的时机，获取恒星位置信息，为高精度卫星稳定度和指向精度的评估提供支撑。优选地，所述步骤S2包括：步骤S2.1：采用相机视场拼接方法，拓宽相机的成像视场。优选地，所述步骤S4包括：步骤S4.1：采用以下计算表达式评估卫星平台的指向精度：β＝τ(α-α0)上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；α为恒星的实际像元坐标值；α0为恒星的理论像元坐标值；β为评估的指向精度。优选地，所述步骤S5包括：步骤S5.1：采用如下计算表达式评估卫星平台的姿态稳定度：上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；t为统计时间；α为统计时间内恒星影像像元坐标变化值；ω为评估的卫星平台稳定度。根据本专利技术提供的一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，包括：模块M1：根据在轨观测的恒星预报参数提出控制信息，获取在轨观测的恒星预报参数提出结果信息；模块M2：根据在轨观测的恒星预报参数提出结果信息，获取机动角最优恒星捕获信息；模块M3：根据机动角最优恒星捕获信息，设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测，获取恒星观测信息；模块M4：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台指向精度信息；模块M5：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台姿态稳定度信息。优选地，所述模块M1包括：模块M1.1：根据卫星的轨道信息以及星敏感器、相机的工作特性信息，搜索适用于卫星观测的恒星，预测恒星观测的时机，获取恒星位置信息，为高精度卫星稳定度和指向精度的评估提供支撑。优选地，所述模块M2包括：模块M2.1：采用相机视场拼接方法，拓宽相机的成像视场。优选地，所述模块M4包括：模块M4.1：采用以下计算表达式评估卫星平台的指向精度：β＝τ(α-α0)上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；α为恒星的实际像元坐标值；α0为恒星的理论像元坐标值；β为评估的指向精度。优选地，所述模块M5包括：模块M5.1：采用如下计算表达式评估卫星平台的姿态稳定度：上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；t为统计时间；α为统计时间内恒星影像像元坐标变化值；ω为评估的卫星平台稳定度。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术以惯性空间中的恒星为基准，通过光学相机对恒星连续成像，监测相机光轴在惯性空间的变化情况，实现高精度的姿态稳定度和指向精度评估；2、本专利技术流程构造合理，使用方便，能够克服现有技术的缺陷；3、本专利技术提出的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，在轨操作流程简单，精度高，适用于卫星姿态稳定度和指向精度指标的在轨评估。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本专利技术实施例中恒星感光示意图。图2是本专利技术实施例中卫星姿态稳定度评估示意图。图3是本专利技术实施例中卫星指向精度评估示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的一种基于恒星感光的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，具体的步骤如下所示：步骤S1：提出便于在轨观测的恒星预报方法；步骤S2：提出机动角最优的恒星捕获方法；步骤S3：设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测；步骤S4：通过分析恒星影像在探测器上的轨迹评估卫星平台的指向精度；步骤S5：通过分析恒星影像在探测器上的轨迹评估卫星平台的姿态稳定度。具体地，在一个实施例中，一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法及系统，包括：步骤S1：便于在轨观测的恒星预报方法；根据卫星的轨道信息以及星敏感器、相机的工作特性，搜索适用于卫星观测的恒星，预测恒星观测的时机，提供准确的恒星位置和星等信息，为高精度卫星稳定度和指向精度的评估提供支撑。计算恒星观测的有效弧段，需保证星敏感器和光学相机可以同时工作，视场指向星空，不受地气光、月亮和太阳的影响。具体要求如下：1.在轨运行期间，要求星敏感器的中心视线与星-地连线矢量夹角大于星敏感器的地球保护角；光学相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：根据在轨观测的恒星预报参数提出控制信息，获取在轨观测的恒星预报参数提出结果信息；/n步骤S2：根据在轨观测的恒星预报参数提出结果信息，获取机动角最优恒星捕获信息；/n步骤S3：根据机动角最优恒星捕获信息，设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测，获取恒星观测信息；/n步骤S4：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台指向精度信息；/n步骤S5：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台姿态稳定度信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据在轨观测的恒星预报参数提出控制信息，获取在轨观测的恒星预报参数提出结果信息；
步骤S2：根据在轨观测的恒星预报参数提出结果信息，获取机动角最优恒星捕获信息；
步骤S3：根据机动角最优恒星捕获信息，设置卫星在轨的工作模式，采用惯性定向的姿态控制方式进行恒星观测，获取恒星观测信息；
步骤S4：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台指向精度信息；
步骤S5：根据恒星观测信息，获取在探测器上轨迹评估卫星平台姿态稳定度信息。


2.根据权利要求1所述的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：根据卫星的轨道信息以及星敏感器、相机的工作特性信息，搜索适用于卫星观测的恒星，预测恒星观测的时机，获取恒星位置信息。


3.根据权利要求1所述的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：采用相机视场拼接方法，拓宽相机的成像视场。


4.根据权利要求1所述的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S4.1：采用以下计算表达式评估卫星平台的指向精度：
β＝τ(α-α0)
上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；α为恒星的实际像元坐标值；α0为恒星的理论像元坐标值；β为评估的指向精度。


5.根据权利要求1所述的卫星姿态稳定度和指向精度评估方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S5.1：采用如下计算表达式评估卫星平台的姿态稳定度：



上式中，τ为星载相机的像元角分辨率；t为统计时间；α为统计时间内恒星影像像元坐标变化值；ω为评估的卫星平台稳定度。

【专利技术属性】
技术研发人员：王田野，周徐斌，吕旺，张伟，施伟璜，陈晓，黄庆龙，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31