【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及组合体航天器的姿态和轨道控制，尤其涉及一种组合体航天器质心在轨估算方法。
技术介绍
1、空间飞行器在发射入轨后，由于设计可靠性以及易耗品消耗的问题，往往会发生不同程度的异常，最常见的即是由于燃料耗尽导致航天器失去轨道控制能力，无法完成既定任务，针对这种异常状态，通过在轨外挂动力系统对目标航天器进行动力续航，即可以小代价实现大资产的恢复，而电推进作为一种新型高比冲动力系统，在此类在轨服务技术中广受关注。
2、在运载发射能力限制下为充分提升服务效能比，服务航天器通常只携带一个具备调整机构(可转动和平移)的电推力器，由服务航天器和目标航天器形成刚性连接的组合体航天器。组合体航天器的质心位置随着服务航天器与目标航天器相对位置变化而变化，此时应用推力器作为组合体航天器轨道控制执行机构时，由于推力方向不再指向组合体质心，将会给组合体姿态带来较大的干扰力矩，严重时甚至会影响组合体姿态稳定，为此，在轨在开展正式服务前，对组合体航天器的质心进行在轨估算，是保证组合体航天器控制系统正常稳定工作、实现高精度的轨道和姿态控制的基本条件，是目标航天器正常开展业务的重要基础保障。
3、当前航天器质心在轨估算方法都需要采用多个推力器，对于只有一个推力器的组合体航天器，无法适用。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种组合体航天器质心在轨估算方法，解决当前航天器质心在轨估算方法不适用于只有一个推力器的组合体航天器的问题。
2、为解决上述技术问题
3、可选地，在所述辅助坐标系下确定第一位置包括：根据目标航天器发射前的质量特性试验数据和燃料消耗情况，估计目标航天器第一质心位置；根据所述目标航天器第一质心位置确定第一位置。
4、可选地，通过如下公式确定目标航天器第一质心位置：
5、
6、其中，为目标航天器第一质心位置，m、c0分别为目标航天器发射前通过质量特性试验获得的目标航天器的质量和质心，mf、cf分别为目标航天器所消耗燃料的质量和质心。
7、可选地，通过如下公式确定第一位置：
8、且
9、其中，第一位置p1＝[xp1 yp1 zp1]，目标航天器第一质心位置f0为电推力器的标称推力，tl和tg为预设值。
10、可选地，在所述辅助坐标系下确定第二位置包括：
11、选取第二位置p2＝[xp2 yp2 zp2]，xp2和zp2的确定方法为：满足且其中，为第一累积干扰角动量，为第一次标定试验记录的目标航天器反作用轮在星体三轴的角动量变化，表示与的夹角，表示的模值。
12、可选地，在所述辅助坐标系下确定第三位置包括：在所述第二位置的基础上，将服务航天器绕目标航天器z轴转动预设角度θ，得到第三位置。
13、可选地，所述预设角度θ为1°～3°。
14、可选地，在每个位置开展一次标定试验包括：
15、电推进连续工作一段时间，当目标航天器至少一个反作用轮的角动量变化达到其最大角动量的1/n时结束电推工作，其中2＜n＜10。
16、可选地，根据三次角动量变化和电推力调整机构的平移和转动信息确定组合体航天器质心的坐标包括：根据所述三次角动量变化分别计算第一累积干扰角动量、第二累积干扰角动量和第三累积干扰角动量；根据所述电推力调整机构的平移和转动信息、服务航天器发射前质量特性试验得到的质心和结构尺寸数据计算三次标定试验中的服务航天器质心和电推力作用点；根据三次标定试验中的服务航天器质心和电推力作用点以及第一累积干扰角动量、第二累积干扰角动量和第三累积干扰角动量计算目标航天器第二质心位置；根据所述目标航天器第二质心位置确定组合体航天器质心的坐标。
17、可选地，通过如下公式计算目标航天器第二质心位置：
18、
19、其中，m为服务航天器的质量，m目标航天器的质量，ct为目标航天器第二质心位置，cdi、cpi分别为第i次标定试验中的服务航天器质心、电推力作用点，分别为第一累积干扰角动量、第二累积干扰角动量和第三累积干扰角动量。
20、可选地，通过如下公式计算确定组合体航天器质心的坐标：
21、
22、其中，目标航天器第二质心位置cdi＝[xdi ydi zdi]，cpi＝[xpiypi zpi]，i＝1,2,3。
23、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
24、本申请的组合体航天器质心在轨估算方法，不需要配置角加速度测量装置，充分利用航天器自身执行机构的遥测信息，结合质心定理的几何学原理估算组合体航天器的质心位置，算法的数据处理过程简单、计算量小；提供正式在轨服务前所需标定试验次数少，且标定完成后每次轨道控制任务实施过程的数据信息都可以用于组合体航天器质心估计的优化更新，不需要额外单独进行标定试验，使动力续航服务效能最大化，对使用只有一个推力器的服务航天器对目标航天器提供动力续航的在轨服务极具工程价值。
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1.一种组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第一位置包括：
3.如权利要求2所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式确定目标航天器第一质心位置：
4.如权利要求3所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式确定第一位置：
5.如权利要求4所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第二位置包括：
6.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第三位置包括：
7.如权利要求6所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，所述预设角度θ为1°～3°。
8.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在每个位置开展一次标定试验包括：
9.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，根据三次角动量变化和电推力调整机构的平移和转动信息确定组合体航天器质心的坐标包括
10.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式计算目标航天器第二质心位置：
11.如权利要求10所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式计算确定组合体航天器质心的坐标：
...【技术特征摘要】
1.一种组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第一位置包括：
3.如权利要求2所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式确定目标航天器第一质心位置：
4.如权利要求3所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，通过如下公式确定第一位置：
5.如权利要求4所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第二位置包括：
6.如权利要求1所述的组合体航天器质心在轨估算方法，其特征在于，在所述辅助坐标系下确定第三位置包括：<...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈婷，斯朝铭，薛郊，王猛，谢祥华，常亮，王尊，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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