一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，属于卫星姿态确定技术领域。本发明专利技术所述卫星姿态确定方法结合卫星辐射源定位载荷的工作原理，在已知辐射源精确位置信息的情况下，通过卫星辐射源定位载荷测量两个位置已知辐射源发出的电磁波角度信息，包括方位角和俯仰角，再利用一定的定姿算法来确定卫星的姿态。本发明专利技术解决了一类频谱态势感知雷达卫星在姿态敏感器发生失效或者卫星发生旋转、翻滚等故障情况下的姿态确定问题，并实现了卫星姿态专用设备的异构备份功能，以及辐射源定位设备的多功能化。

【技术实现步骤摘要】
一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法
本专利技术属于卫星姿态确定
，具体涉及一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法。
技术介绍
卫星姿态测量与确定，是通过采用专用的仪器或设备来测量卫星相对某一确定目标的姿态参数，再结合一定的姿态确定方法，如矢量确定性方法、滤波估计方法等，来解算得到卫星自身的姿态信息。当前广泛采用的用于卫星姿态确定与控制的专用仪器或设备主要包括：恒星敏感器(简称星敏感器，用于测定卫星相对于天球坐标系三轴姿态信息的光学姿态敏感器)、太阳敏感器(用于获取卫星相对于太阳方位信息的光学姿态敏感器)、以及陀螺仪(感知卫星自身姿态变化，用作卫星惯性测量单元、姿态稳定控制的关键部件)等。例如，专利文献CN103148853B提出一种基于星敏感器的卫星姿态确定方法及系统，通过多个星敏感器和陀螺仪采集多个卫星姿态信息，并从中选择有效的卫星姿态信息，采用卡尔曼滤波器进行局部状态估计，再进行加权融合得到全局最优估计，进而确定卫星的姿态；专利文献CN111678512A公开一种基于因子图的星敏感器和陀螺组合卫星姿态确定方法，有效结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，其特征在于，通过卫星上的辐射源定位载荷测量两个不同地面辐射源发出的电磁波的角度信息，来进一步确定卫星的姿态，所述辐射源定位载荷包括信号处理机、信号接收机和二维干涉仪，所述地面辐射源包括第一辐射源和第二辐射源；/n该方法具体包括以下步骤S1～S6：/nS1、利用所述辐射源定位载荷，测量所述第一辐射源和第二辐射源发出的电磁波的方位角与俯仰角；/nS2、根据所述方位角与俯仰角，确定所述第一辐射源和第二辐射源在所述二维干涉仪的测量坐标系下的方向矢量；/nS3、确定所述第一辐射源和第二辐射源在卫星本体坐标系下的方向矢量；/nS4、利用获取的辐射源地理位置...

【技术特征摘要】
1.一种利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，其特征在于，通过卫星上的辐射源定位载荷测量两个不同地面辐射源发出的电磁波的角度信息，来进一步确定卫星的姿态，所述辐射源定位载荷包括信号处理机、信号接收机和二维干涉仪，所述地面辐射源包括第一辐射源和第二辐射源；
该方法具体包括以下步骤S1～S6：
S1、利用所述辐射源定位载荷，测量所述第一辐射源和第二辐射源发出的电磁波的方位角与俯仰角；
S2、根据所述方位角与俯仰角，确定所述第一辐射源和第二辐射源在所述二维干涉仪的测量坐标系下的方向矢量；
S3、确定所述第一辐射源和第二辐射源在卫星本体坐标系下的方向矢量；
S4、利用获取的辐射源地理位置参数，确定出所述第一辐射源和第二辐射源相对于地心惯性坐标系的位置矢量；
S5、基于所述第一辐射源和第二辐射源相对于地心惯性坐标系的位置矢量，确定所述第一辐射源和第二辐射源相对卫星视线方向在地心惯性坐标系下的分量；
S6、基于步骤S4和S5确定的结果，采用定姿算法求解卫星的姿态。


2.根据权利要求1所述的利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，其特征在于，所述二维干涉仪包括第一天线、第二天线、第三天线、第四天线、第五天线、第六天线和第七天线，分为呈正交布置的两组，其中，一组天线包括第一天线、第二天线、第三天线和第四天线，其安装面中心点沿水平方向布置；另一组天线包括第一天线、第五天线、第六天线和第七天线，其安装面中心点沿竖直方向布置；所述第一天线位于两组天线的正交点位置；
所述步骤2中的二维干涉仪的测量坐标系Oc-XcYcZc为右手直角坐标系，坐标原点Oc位于所述第一天线的安装面的中心点，Xc轴方向为一组天线所在的水平布置方向，Yc轴方向为另一组天线所在的竖直布置方向，Zc轴方向按照右手准则确定。


3.根据权利要求2所述的利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，其特征在于，所述步骤S1中，
所述第一辐射源发出的电磁波的方位角αA与俯仰角βA分别为



式中，d14表示由第一天线与第四天线的中心点连线形成的测量基线距离，d17表示由第一天线与第七天线的中心点连线形成的测量基线距离，表示基于d14测量的第一辐射源发出的电磁波相位差，表示基于d17测量的第一辐射源发出的电磁波相位差，λ表示电磁波的波长；
所述第二辐射源发出的电磁波的方位角αB与俯仰角βB分别为



式中，表示基于d14测量的第二辐射源发出的电磁波相位差，表示基于d17测量的第二辐射源发出的电磁波相位差。


4.根据权利要求1所述的利用辐射源定位载荷实现卫星姿态确定的方法，其特征在于，所述步骤S2中，
所述第一辐射源在二维干涉仪的测量坐标系下的方向矢量u′1为
u′1＝[cosαAsinβA，sinαAsinβA，cosβA]，
式中，αA为第一辐射源发出的电磁波的方位角，βA为第一辐射源发出的电磁波的俯仰角；
所述第二辐射源在二维干涉仪测量坐标系下的方向矢量u′2为
u′2＝[cosαBsinβB，sinαBsinβB，cosβB]，
式中，αB为第二辐射源...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁福，季浩然，刘望，范才智，李东旭，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43