评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统，包括：步骤S1：计算星敏感器的强光保护角；步骤S2：计算光学相机的强光保护角；步骤S3：计算恒星观测的有效弧段，获取恒星观测时机信息；步骤S4：计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影；步骤S5：在相机光轴方向附近，选择机动角度和亮度均满足要求的恒星，获取目标恒星的位置和星等信息，获取评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报结果信息。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统
本专利技术涉及空间飞行器总体技术，具体地，涉及一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法及系统。
技术介绍
姿态稳定度和指向精度为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，卫星姿态稳定度和指向精度的要求也越来越高。常规的卫星姿态稳定度和指向精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和指向精度的评估需求。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。文献《依巴谷恒星在CCD视场内的星位转换和预测》提出了新天文参考系下依巴谷恒星星位转换模型，预测了在CCD视场内的恒星星数分布情况。该文章并未涉及到适用于星载相机恒星观测的预报方法。文献《适用于星敏感器的预测未知恒星星像质心算法》提出了一种自主预测视场内未知恒星星像质心算法。该算法根据已知恒星信息从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，包括：/n步骤S1：根据卫星的轨道特性参数信息，计算星敏感器的强光保护角，获取星敏感器的强光保护角计算结果信息；/n步骤S2：根据卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机的强光保护角，获取光学相机的强光保护角计算结果信息；/n步骤S3：根据星敏感器的强光保护角计算结果信息、光学相机的强光保护角计算结果信息，计算恒星观测的有效弧段，获取恒星观测时机信息；/n步骤S4：根据卫星姿态信息、卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影，获取光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影计算结果信息；/n步骤S5：根据光学相机光轴矢量在惯...

【技术特征摘要】
1.一种评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，包括：
步骤S1：根据卫星的轨道特性参数信息，计算星敏感器的强光保护角，获取星敏感器的强光保护角计算结果信息；
步骤S2：根据卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机的强光保护角，获取光学相机的强光保护角计算结果信息；
步骤S3：根据星敏感器的强光保护角计算结果信息、光学相机的强光保护角计算结果信息，计算恒星观测的有效弧段，获取恒星观测时机信息；
步骤S4：根据卫星姿态信息、卫星的轨道特性参数信息，计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影，获取光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影计算结果信息；
步骤S5：根据光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影计算结果信息，在相机光轴方向附近，选择机动角度和亮度均满足要求的恒星，获取评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报结果信息。


2.根据权利要求1所述评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：计算星敏感器的地球保护角、太阳保护角和月球保护角，其中地球保护角计算公式为：



上式中，α1为星敏感器的地球保护角；Re为地球半径；H为卫星的轨道高度；θ为地球大气影响角；λ为星敏感器强光保护角；
采用如下公式计算星敏感器的太阳保护角：



上式中，Rs为太阳半径；Rprobe-mean为卫星到太阳的距离；α2为星敏感器的太阳保护角；
采用如下公式计算星敏感器的月球保护角：



上式中，Rm为月球半径；Rmoon-mean为卫星到月球的距离；α3为星敏感器的月球保护角。


3.根据权利要求1所述评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
步骤S2.1：采用如下公式计算光学相机的地球保护角、光学相机的太阳保护角和光学相机的月球保护角：









上式中，Re为地球半径；H为卫星的轨道高度；θ为地球大气影响角；δ为载荷的视场包络角；Rs为太阳半径；Rprobe-mean为卫星到太阳的距离；Rm为月球半径；Rmoon-mean为卫星到月球的距离；β1为载荷的地球保护角；β2为载荷的太阳保护角；β3为载荷的月球保护角。


4.根据权利要求1所述评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S4.1：采用如下公式计算光学相机光轴矢量在惯性空间中的投影：
Ri＝Ai_o·Ao_b·Ab_c·r；
上式中，r为相机光轴矢量在相机坐标系下的投影；Ab_c相机坐标系相对卫星本体坐标系的转换矩阵；Ao_b为卫星本体相对轨道性坐标系的转换矩阵，由卫星的姿态信息计算得出；Ai_o为卫星轨道坐标系相对惯性坐标系的转换矩阵，由卫星轨道信息计算得出，展开表达式为：



上式中，a为轨道半长轴；i为轨道倾角；Ω为升交点赤经；u为升交点幅角。


5.根据权利要求1所述评估卫星稳定度及指向精度在轨性能的预报方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
步骤S5.1：根据恒星矢量与相机光轴矢量的夹角关系筛除机动角度大的恒星；
再根据恒星的星等信息选择亮度大的恒星作为目标恒星，记录恒星的赤经信息、赤纬和星信息。

【专利技术属性】
技术研发人员：吕旺，黄庆龙，张伟，王田野，周徐斌，信思博，俞航，
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