专利名称：一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法
技术领域：
本发明涉及一种地球敏感器在轨出现探头故障时的处理方法，适用于中轨道和高轨道卫星地球敏感器的在轨故障处理，属于卫星姿态确定技术领域。
背景技术：
单地平摆动扫描式红外地球敏感器已被广泛应用在中轨道和高轨道卫星上，用于测量卫星的对地指向精度。该类型地球敏感器配置四个扫描探头，四个探头通过敏感地球与背景空间在红外波段的辐射梯度来确定探头穿越点的位置，并以此确定地球圆盘中心矢量在卫星本体坐标系中的位置，从而确定卫星的滚动和俯仰姿态角。正常情况下至少需要三个探头的穿越点位置才能确定地球圆盘中心位置。作为一种光学测量仪器，地球敏感器在轨工作时其探头难免会受到其他光源的干扰，引起姿态测量误差。卫星在轨工作时地球敏感器探头的干扰主要来自太阳和月亮。为了使地球敏感器能够正常工作，需要对地球敏感器进行干扰保护，具体方法为将受干扰的探头禁止，使用另外三个未被干扰探头的输出信息确定卫星姿态，待干扰结束后再将探头恢复。根据太阳和月亮位置运动规律，在工作轨道太阳或月亮对地球敏感器的探头产生干扰时总是先后干扰两个探头，不会出现同时干扰两个探头的情况，因此，在地球敏感器的四个探头均正常的情况下，太阳或月亮干扰期间，现有的探头保护策略可以确保地球敏感器正常工作。如果地球敏感器有一个探头出现故障，没有干扰时，地球敏感器可以正常工作；在太阳或月亮干扰保护期间，会出现只有两个探头的测量信息可用的情况，此时地球敏感器将无法确定卫星的滚动和俯仰姿态角，按照传统的故障处理原则，干扰期间该份地球敏感器无法使用，需要切换至其他可用的敏感器来确定卫星的滚动和俯仰姿态角。对于地球敏感器而言，当四个探头中有探头被太阳或月亮干扰，或者有探头出现故障时，为了保证地球敏感器能够正常工作，都需要将该探头禁止。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法，该方法可以提高卫星对地球敏感器故障的容错能力，从而提高了卫星在轨运行的安全性、稳定性和可靠性。本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法，建立地球敏感器坐标系，即XOY坐标系，地球敏感器有A、B、C、D四个探头，对称分布在以O为圆心、以ReO为半径的圆上，A、B、C、D四个探头的视场扫描纬度为Y ；当地球敏感器的A、B、C、D四个探头中任意一个探头出现故障或被太阳或月亮干扰，则需要禁止所述探头，具体包括如下步骤(I)当地球敏感器的A、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η < 2，地球敏感器的滚·动角R和俯仰角P由没有被禁止的三个探头或四个探头计算得出，地球敏感器正常工作；(2)当地球敏感器的A、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η = 2，若卫星位于工作轨道且被禁止的两个探头彼此相邻，则采用没有被禁止的两个探头计算地球敏感器的滚动角R和俯仰角P ；(3)当地球敏感器的Α、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η = 2，若卫星不在工作轨道或者被禁止的两个探头彼此不相邻，则切换至其他可用敏感器计算滚动角R和俯仰角P ；(4)当地球敏感器的Α、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η > 2，则切换至其他可用敏感器计算滚动角R和俯仰角P ；其中η为正整数或O。 在上述地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法中，步骤(2)中，若探头C、D被禁止，则由探头A、B计算卫星的滚动角R和俯仰角P，具体公式如下
权利要求
1.一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法，其特征在于建立地球敏感器坐标系，即XOY坐标系，地球敏感器有A、B、C、D四个探头，对称分布在以O为圆心、以ReO为半径的圆上，A、B、C、D四个探头的视场扫描纬度为Y ；当地球敏感器的A、B、C、D四个探头中任意一个探头出现故障或被太阳或月亮干扰，则需要禁止所述探头，具体包括如下步骤(1)当地球敏感器的A、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η< 2，地球敏感器的滚动角R和俯仰角P由没有被禁止的三个探头或四个探头计算得出，地球敏感器正常工作；(2)当地球敏感器的Α、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η= 2，若卫星位于工作轨道且被禁止的两个探头彼此相邻，则采用没有被禁止的两个探头计算地球敏感器的滚动角 R和俯仰角P ；(3)当地球敏感器的Α、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η= 2，若卫星不在工作轨道或者被禁止的两个探头彼此不相邻，则切换至其他可用敏感器计算滚动角R和俯仰角P ；(4)当地球敏感器的Α、B、C、D四个探头中被禁止的探头数η> 2，则切换至其他可用敏感器计算滚动角R和俯仰角P ；其中η为正整数或O。
2.根据权利要求I所述的一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法，其特征在于所述步骤(2)中，若探头C、D被禁止，则由探头Α、Β计算卫星的滚动角R和俯仰角P，具体公式如下
全文摘要
本发明涉及一种地球敏感器探头在轨故障情况下的处理方法，当地球敏感器彼此相邻的两个探头被禁止时，且卫星位于工作轨道时，可以利用没有被禁止的两个探头的输出计算卫星的滚动角和俯仰角，不需要切换敏感器，提高了地球敏感器的在轨使用寿命和卫星对地球敏感器的故障容错能力，从而提高了卫星在轨运行的安全性、稳定性和可靠性，且本发明过程简单，易于实现，是十分经济可行的地球敏感器探头在轨故障处理方法，可推广到任何使用摆动扫描式红外地球敏感器的卫星上。
文档编号G01C21/24GK102927987SQ20121041114
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月24日 优先权日2012年10月24日
发明者王韬, 尹泉, 张宇, 崔振, 李巍, 季业, 刘蕊, 张崇英, 李艳华, 林佳伟, 陈斌, 严嵘, 王雪涛 申请人:北京控制工程研究所