SADA转角计算方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种SADA转角计算方法，包括：获取在轨卫星的姿态信息；根据在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，辨识模型用于表征待辨识参数和姿态信息的关系；根据姿态信息、待辨识参数和辨识模型计算在轨卫星的SADA转角。本发明专利技术利用在轨卫星的固有资源进行SADA转角计算，无需额外增加装置，降低了计算成本。降低了计算成本。降低了计算成本。

【技术实现步骤摘要】
SADA转角计算方法及系统


[0001]本专利技术涉及卫星设计
，尤其涉及一种SADA转角计算方法及系统。

技术介绍

[0002]在轨卫星的SADA(Solar Array Drive Assembly，太阳帆板驱动机构)是控制太阳帆板保持对日定向的执行机构，其安装位置贯穿卫星内外表面，涉及控制和电源等重要分系统，属于星上关键单机。主要功能是带动帆板转动，使其法线基本上与太阳光束重合，以获取尽可能多的太阳能，从而为卫星提供尽可能多的电能。对地球同步静止轨道和太阳同步轨道的卫星来说，卫星绕地球转动过程中，驱动机构带动电池阵相对卫星以负的卫星轨道角速度连续转动即可达到电池阵对太阳定向。次要功能是同步轨道卫星姿态控制系统。同步卫星的主要扰动力矩源是太阳辐射压力。在轨卫星为了充分利用太阳能，提高太阳能利用率，安装的太阳帆板需要尽可能的实时追踪太阳，其主要依赖太阳帆板的驱动机构实现定向对日。小卫星组网实现低轨物联通信，其低倾角轨道的太阳角随时间不断变化，需要准确监测SADA状态，实时反馈出太阳帆板的姿态信息。由于微小卫星体积小、成本低、研发周期短的特点，因此需要开发具有针对性的SADA转角估计与监测机构。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种SADA转角计算方法及系统，利用在轨卫星的固有资源进行SADA转角计算，无需额外增加装置，降低了计算成本。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种SADA转角计算方法，其特征在于，包括：
[0005]获取在轨卫星的姿态信息；r/>[0006]根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，所述辨识模型用于表征所述待辨识参数和所述姿态信息的关系；
[0007]根据所述姿态信息、所述待辨识参数和所述辨识模型计算所述在轨卫星的SADA转角。
[0008]其中，所述姿态信息包括姿态四元数、角速度和控制力矩。
[0009]其中，所述根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，包括：
[0010]若所述在轨卫星为挠性模型，则确定所述待辨识参数为帆板平动和转动的耦合系数矩阵，所述辨识模型为拉格朗日动力学混合坐标模型。
[0011]其中，所述拉格朗日动力学混合坐标模型的表达式为：
[0012][0013]式中，J
sat
为所述在轨卫星的整星转动惯量；m
sat
为所述在轨卫星的整星质量；ν为所述在轨卫星质心平移线速度；η为帆板模态坐标；Ω为帆板约束模态频率对角矩阵；ε为帆板阻尼比对角矩阵；B
t
为帆板相对质心的平动耦合系数；B
r
为帆板相对质心的转动耦合系数；F为外部合力；T为控制力矩；ω为角速度。
[0014]其中，所述根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，包括：
[0015]若卫星为刚体模型，则确定所述待辨识参数为整星转动惯量矩阵，所述辨识模型为刚体卫星动力学模型。
[0016]其中，所述刚体卫星动力学模型的表达式为：
[0017][0018]式中，J
sat
为所述在轨卫星的整星转动惯量；ω为角速度；T为控制力矩。
[0019]其中，所述根据所述姿态信息、所述待辨识参数和所述辨识模型计算所述在轨卫星的SADA转角，包括：
[0020]根据所述姿态信息和所述辨识模型通过预设算法计算所述待辨识参数；
[0021]根据所述待辨识参数计算所述SADA转角。
[0022]其中，所述在轨卫星为挠性模型时，所述预设算法为模态辨识算法，所述根据所述待辨识参数计算所述SADA转角的公式为：
[0023][0024]式中，r
sa
、b
t
、b
r
均为常量；Bt为帆板相对质心的平动耦合系数；Br为帆板相对质心的转动耦合系数；A
ba
为帆板相对在轨卫星本体的旋转矩阵，即SADA转角。
[0025]其中，所述在轨卫星为刚体模型时，所述预设算法为惯量辨识算法，所述根据所述待辨识参数计算所述SADA转角的公式为：
[0026][0027]式中，J
body
为卫星本体的转动惯量，J
sail
为帆板坐标系下帆板的转动惯量；A
ba
为帆板相对在轨卫星本体的旋转矩阵，即SADA转角。
[0028]第二方面，本专利技术还提供了一种SADA转角计算系统，包括至少一个处理器；以及至少一个存储器，所述至少一个存储器被耦合到所述至少一个处理器并且存储用于由所述至
少一个处理器执行的指令，所述指令当由所述至少一个处理器执行时，使得所述系统执行根据如第一方面所述的方法的步骤。
[0029]综上所述，本专利技术提供了一种SADA转角计算方法，包括：获取在轨卫星的姿态信息；根据在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，辨识模型用于表征待辨识参数和姿态信息的关系；根据姿态信息、待辨识参数和辨识模型计算在轨卫星的SADA转角。本专利技术利用在轨卫星的固有资源进行SADA转角计算，无需额外增加装置，降低了计算成本。本专利技术对于单轴和双轴SADA配置的在轨卫星均适用，且不受卫星当前姿态模式的限制。
[0030]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0031]图1为根据本专利技术实施例示出的SADA转角计算方法的流程示意图；
[0032]图2为根据本专利技术实施例示出的SADA转角计算方法的具体流程示意图。
具体实施方式
[0033]为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术详细说明如下。
[0034]图1为根据本专利技术实施例示出的SADA转角计算方法的流程示意图。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种SADA转角计算方法，应用于SADA转角计算系统，包括：
[0035]步骤201：获取在轨卫星的姿态信息；
[0036]步骤202：根据在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，辨识模型用于表征待辨识参数和姿态信息的关系；
[0037]步骤203：根据姿态信息、待辨识参数和辨识模型计算在轨卫星的SADA转角。
[0038]本实施例中，首先对在轨卫星的姿态信息进行采集，姿态信息包括姿态四元数q、角速度ω和控制力矩T。其次，通过对卫星某些特征参数进行在轨辨识估算。最终，基于卫星特征参数与SADA转角的内在关系，估算SADA转角。需要说明的是，本专利技术提出的方法考虑算法的适用性，覆盖了包括刚体和挠性模型在内的卫星在轨SADA转角估计。针对低成本商业卫星出于体积和成本考虑，添加额外的监视装置造成结构复杂、成本过高的问题。本专利技术利用卫星固有星上资源对在轨卫星进行辨识的SADA转角估计方法，一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SADA转角计算方法，其特征在于，包括：获取在轨卫星的姿态信息；根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，所述辨识模型用于表征所述待辨识参数和所述姿态信息的关系；根据所述姿态信息、所述待辨识参数和所述辨识模型计算所述在轨卫星的SADA转角。2.根据权利要求1所述的SADA转角计算方法，其特征在于，所述姿态信息包括姿态四元数、角速度和控制力矩。3.根据权利要求1所述的SADA转角计算方法，其特征在于，所述根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，包括：若所述在轨卫星为挠性模型，则确定所述待辨识参数为帆板平动和转动的耦合系数矩阵，所述辨识模型为拉格朗日动力学混合坐标模型。4.根据权利要求3所述的SADA转角计算方法，其特征在于，所述拉格朗日动力学混合坐标模型的表达式为：式中，J
sat
为所述在轨卫星的整星转动惯量；m
sat
为所述在轨卫星的整星质量；ν为所述在轨卫星质心平移线速度；η为帆板模态坐标；Ω为帆板约束模态频率对角矩阵；ε为帆板阻尼比对角矩阵；B
t
为帆板相对质心的平动耦合系数；B
r
为帆板相对质心的转动耦合系数；F为外部合力；T为控制力矩；ω为角速度。5.根据权利要求1所述的SADA转角计算方法，其特征在于，所述根据所述在轨卫星的类型确定待辨识参数和辨识模型，包括：若卫星为刚体模型，则确定所述待辨识参数为整星转动惯量矩阵，所述辨识模型为刚体卫星动力学模型。6.根据权利要求5所述的SADA转角计算方法，其特征在于，所述刚体卫星动力学模型的表达式为：式中，J
sat<...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵家麒，王政伟，秦贵军，李创，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，
类型：发明
国别省市：