一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法技术

一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，属于航天器姿态控制技术领域，包括：在跟瞄机动过程中的任意时刻，设置相机光轴对准目标，与相机光轴垂直的卫星本体轴指向根据机动能力和指向需求设定，设定依据为本体轴在设定的法向量方向上；所述设定法向量方向根据跟瞄任务确定，包括四种情况，分别为保数传、保能源、保机动、保成像。本发明专利技术通过应用目标指向和对地指向构成平面的法向量，实现了跟瞄同时尽可能维持天线对地数据传输时的目标姿态设置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，属于航天器姿态控制。

技术介绍

1、带有挠性附件的卫星姿态机动时，需要进行机动路径规划。在跟瞄任务中，目标位置随时间变化，从而机动路径规划问题化为每一时刻的目标姿态计算问题。目标姿态的首要约束是实现跟瞄即相机光轴对准目标，次要约束是保数传和保能源的要求。

2、保数传需要天线指向和地球方向的夹角尽可能小。若天线指向和相机光轴垂直，但是目标和地球指向并不垂直，在保证跟瞄前提下，天线指向、相机光轴、地球在同一平面内时，天线指向和地球方向夹角最小。为保能源要求，需要阳光方向尽可能在帆板法线方向，即与帆板转轴方向垂直，此时帆板法线、相机光轴、太阳在同一平面内时，阳光方向和帆板法线方向的夹角尽可能小，假设帆板发现在本体轴的位置不变。

3、当目标视线角速度较大时，需首先保证跟瞄约束实现。考虑到对单颗目标的跟踪时长远小于同步轨道周期，可认为跟瞄过程中，本星对目标的相对路径是在一个平面内的。为保证机动速度，考虑使最小惯量轴与平面法向量重合，进行机动路径规划。在观测目标的视线角速度最大时，为增加成本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，在跟瞄机动过程中的任意时刻，设置相机光轴对准目标，与相机光轴垂直的卫星本体轴指向根据机动能力和指向需求设定，设定依据为本体轴在设定的法向量方向上；所述设定法向量方向根据跟瞄任务确定，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，所述情况一中，记目标姿态OXrYrZr的Xr轴指向观测目标、Zr为天线方向；记Xr与地心矢量构成的平面为目标-地心平面，则Yr为目标-地心平面法向量；Zr由右手定则确定，Yr方向保证Zr与地心矢量夹角不大于90°；此时的卫星标称姿态在保持Xr指向目标的同时...

【技术特征摘要】

1.一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，在跟瞄机动过程中的任意时刻，设置相机光轴对准目标，与相机光轴垂直的卫星本体轴指向根据机动能力和指向需求设定，设定依据为本体轴在设定的法向量方向上；所述设定法向量方向根据跟瞄任务确定，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，所述情况一中，记目标姿态oxryrzr的xr轴指向观测目标、zr为天线方向；记xr与地心矢量构成的平面为目标-地心平面，则yr为目标-地心平面法向量；zr由右手定则确定，yr方向保证zr与地心矢量夹角不大于90°；此时的卫星标称姿态在保持xr指向目标的同时有利于数传天线和地面的数据传输；

3.根据权利要求2所述的一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，所述滚动轴的角速度随卫星的机动方式和能力的方式不同而变化，轮控时的角速度为0.2°/s～0.3°/s，喷气控时角速度为0.3°/s～0.35°/s。

4.根据权利要求1所述的一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，所述情况二中，记目标姿态oxryrzr的xr轴指向观测目标，yr与帆板法线方向垂直；记xr与太阳矢量构成的平面为目标-太阳平面，平面法向量即为yr；zr由右手定则确定；zr与阳光方向矢量夹角不大于90°；

5.根据权利要求4所述的一种基于法向量的跟瞄姿态机动路径规划方法，其特征在于，所述滚动轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：范炜，孟雅哲，刘潇翔，曾海波，宁宇，王硕，常建松，杜航，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：