一种火星探测器自主对地定向控制方法技术

本发明专利技术公开一种火星探测器自主对地定向控制方法，使用于火星探测器任意姿态情况下完成全姿态捕获地球和对地定向，仅仅使用星敏感器作测量，反作用飞轮作为执行部件提供控制力矩。直接使用星敏感器的测量值，无须通过滤波算法确定姿态，实现了不依赖陀螺的安全模式。与现有技术相比，该方法不依赖地球敏感器和陀螺，能够自主完成全姿态捕获地球和对地定向，有较强的实用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种火星探测器自主对地定向控制方法
本专利技术涉及火星探测器对地球定向姿态控制技术，尤其是用于火星探测器任意姿态情况下完成对地定向，仅仅使用星敏感器作测量部件，反作用飞轮作为执行部件提供控制力矩。直接使用星敏感器的测量值，不须通过滤波算法确定姿态，符合最小硬件配置原则。
技术介绍
国内研制火星探测器，在执行火星探测任务时，首先要数传天线对地定向，确保科学探测数据能够下传，在深空探测中，没有直接的地球敏感器可以测量对地姿态信息，需要星上自主进行火星、地球公转轨道及星历递推来确定对地定向基准，另外，由于火星与地球距离遥远无法进行实时遥控，火星探测器必须能够在任意姿态情况下自主完成捕获地球和对地定向，因此，需要研制一种火星探测器自主对地定向技术。
技术实现思路
针对现有技术不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种火星探测器自主对地定向控制方法，无需陀螺的角速度数据作为反馈，采用星敏感器和飞轮的最小配置，能够在任意姿态情况下自主完成捕获地球和对地定向。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下的技术方案实现的，一种火星探测器自主对地定向控制方法，其具体包括如下步骤：1.通过计算地球、火星的星历得本文档来自技高网...

【技术保护点】
火星探测器自主对地定向控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)根据地球、火星的星历计算火星对地球指向矢量，通过定义对地坐标系计算惯性坐标系到对地定向基准坐标系的转换四元数；2)采用前馈+反馈策略的解耦控制律计算飞轮转速指令，以此进行对地定向机动控制；3)对地机动完成后，利用星敏感器测量值计算的姿态角作为P项反馈，姿态角积分作为I项反馈，进行PI对地稳态控制；4)设置对地定向时间限制，进行计时或者整星蓄电池电量判断，当发生超时或者能源危机时自主转回对日定向模式。

【技术特征摘要】
1.火星探测器自主对地定向控制方法，其特征在于包括如下步骤：1)根据地球、火星的星历计算火星对地球指向矢量，通过定义对地坐标系计算惯性坐标系到对地定向基准坐标系的转换四元数；2)采用前馈+反馈策略的解耦控制律计算飞轮转速指令，以此进行对地定向机动控制；3)对地机动完成后，利用星敏感器测量值计算的姿态角作为P项反馈，姿态角积分作为I项反馈，进行PI对地稳态控制；4)设置对地定向时间限制，进行计时或者整星蓄电池电量判断，当发生超时或者能源危机时自主转回对日定向模式。2.根据权利要求1所述的火星探测器自主对地定向控制方法，其特征在于：所述步骤1)中，日心地球赤道惯性坐标系到对地定向基准坐标系的转换四元数qrEi计算公式为：式中：qrEi为对地基准四元素；为日心惯性系到日心黄道系转换四元素；qrE为日心黄道系到对地基准系转换四元素。3.根据权利要求1或2所述的火星探测器自主对地定向控制方法，其特征在于：所述步骤2)中对地机动过程中飞轮指令计算公式为：

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海宁，聂章海，周连文，李芳华，杜宁，蔡陈生，袁彦红，
申请(专利权)人：上海航天控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：