一种基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法与流程

技术特征：

1.一种基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，适用于中低轨道卫星对日定向控制，包含以下步骤：

S1、计算太阳矢量方位信息，包括在卫星轨道系下和卫星本体系下的坐标分量；以及计算太阳敏感器测得的两维姿态角；

S2、计算地磁场矢量方位信息，包括在卫星轨道系下和卫星本体系下的坐标分量；

S3、对日轴姿态计算，根据太阳和地磁场的双矢量定姿，得到对日状态下卫星本体系相对卫星轨道系的俯仰姿态；

S4、以太阳敏感器测得的两维姿态角和双矢量定姿得到的俯仰姿态，作为姿态控制基准，实现对地三轴的姿态稳定控制。

2.如权利要求1所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S1中，太阳敏感器安装在卫星的对日面上，使得太阳敏感器上的电池阵面对日设置；该电池阵面包括四片电池片。

3.如权利要求2所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S1中，具体包含以下步骤：

S11、根据星历信息，推算太阳矢量在卫星轨道系下的坐标分量：

Sun_o＝[S_ox,S_oy,S_oz]^T；

将所述的太阳矢量在卫星轨道系下的坐标分量记为v₁；

S12、根据太阳敏感器信息，计算太阳矢量在卫星本体系下的坐标分量。

4.如权利要求3所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S12中，具体包含以下步骤：

S121、计算太阳敏感器测得的两维姿态角：

${\mathrm{\φ}}_s=arctan\left(\frac{i_c+i_d-i_a-i_b}{i_a+i_b+i_c+i_d}\right);$

${\mathrm{\ψ}}_s=arctan\left(\frac{i_b+i_c-i_a-i_d}{i_a+i_b+i_c+i_d}\right);$

其中，i_a、i_b、i_c、i_d分别为电池片a、电池片b、电池片c和电池片d受太阳光照射所产生的电流大小；

S122、计算太阳矢量在卫星本体系下的坐标分量：

将所述的太阳矢量在卫星本体系下的坐标分量记为r₁。

5.如权利要求4所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S2中，具体包含以下步骤：

S21、根据星历信息，通过磁场公式推算地磁场矢量在卫星轨道系下的坐标分量B_o，记为v₂；

S22、根据磁强计信息，计算地磁场矢量在卫星本体系下的坐标分量B_b，记为r₂。

6.如权利要求5所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S3中，具体包含以下步骤：

S31、根据太阳矢量在卫星本体系下的坐标分量r₁，以及地磁场矢量在卫星本体系下的坐标分量r₂，建立坐标系：

$\begin{array}{c}R=\left[\begin{array}{ccc}{R}_1& R_2& R_3\end{array}\right]\\ R_1=r_1\\ R_2=\frac{r_1\×r_2}{|r_1\×r_2|}\\ R_3=\frac{r_1\×(r_1\×r_2)}{|r_1\×(r_1\×r_2)|}\end{array};$

S32、根据太阳矢量在卫星轨道系下的坐标分量v₁，以及地磁场矢量在卫星轨道系下的坐标分量v₂，建立坐标系：

$\begin{array}{c}V=\left[\begin{array}{ccc}{V}_1& V_2& V_3\end{array}\right]\\ V_1=v_1\\ V_2=\frac{v_1\×v_2}{|v_1\×v_2|}\\ V_3=\frac{v_1\×(v_1\×v_2)}{|v_1\×(v_1\×v_2)|}\end{array};$

S33、计算卫星本体系相对卫星轨道系的姿态矩阵A_b←o：

A_b←o＝RV^T；

S34、计算俯仰姿态角θ_cal：

θ_cal＝arctan(-A_xz,A_zz)；

其中，A_xz和A_zz分别为姿态矩阵A_b←o中的第一行第三个元素和第三行第三个元素。

7.如权利要求6所述的基于磁强计和太阳敏感器的对日定向方法，其特征在于，所述的S4中，将太阳敏感器测得的两维姿态角ψ_s，以及通过双矢量定姿得到的俯仰姿态角θ_cal作为控制系统的姿态基准角度输入项，实现对地三轴的姿态稳定控制。