本申請涉及航天器軌道控制，尤其涉及一種衛(wèi)星控制方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、地月l2點暈軌道(halo?orbit)具有獨特的空間位置和動力學特性，通常應(yīng)用于空間觀測和中繼通信等場景，或者可以作為深空探測的轉(zhuǎn)移中樞。由于暈軌道是一個不穩(wěn)定的擬周期軌道，為了保持衛(wèi)星可以在暈軌道上穩(wěn)定的運行，通常會采用動量輪對衛(wèi)星進行姿態(tài)控制。衛(wèi)星在運行過程中會受到持續(xù)的外界干擾力矩(如太陽光壓)，導致衛(wèi)星的動量輪會逐漸飽和，從而使動量輪被動卸載。

2、為了減少動量輪的卸載所產(chǎn)生的速度增量對衛(wèi)星運行的影響，現(xiàn)有技術(shù)通常會采用主動調(diào)姿卸載的方式卸載動量輪，從而使卸載動量輪所產(chǎn)生的速度增量對衛(wèi)星運行的影響最小。

3、然而，現(xiàn)有的主動調(diào)姿卸載方案中確定卸載動量輪的最優(yōu)姿態(tài)的準確性較低，有待改進。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明通過了一種衛(wèi)星控制方法、系統(tǒng)及裝置，涉及航天器軌道控制技術(shù)領(lǐng)域，用以提高確定卸載動量輪的最優(yōu)姿態(tài)的準確性。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種衛(wèi)星控制方法，包括：獲取第一指示信息，第一指示信息用于指示將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)。根據(jù)粒子群全局優(yōu)化算法對姿態(tài)角進行尋優(yōu)處理獲得第一卸載剩余速度增量，第一卸載剩余速度增量為任一方向的卸載剩余速度增量中數(shù)值最小的剩余速度增量，任一方向的卸載剩余速度增量為在任一方向姿態(tài)下動量輪卸載產(chǎn)生的速度增量與衛(wèi)星軌道維持速度增量的差值。根據(jù)卸載剩余速度增量與衛(wèi)星姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系確定第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)，并將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。基于目標姿態(tài)將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)。

3、采用該方法，將任一方向的卸載剩余速度增量中數(shù)值最小的剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)，可以準確的確定卸載動量輪的最優(yōu)姿態(tài)，從而減少維持衛(wèi)星穩(wěn)定運行的消耗，增加衛(wèi)星的使用壽命。

4、在一種可能的設(shè)計中，將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)之前，方法還包括：判斷第一卸載剩余速度增量的數(shù)值是否滿足預(yù)設(shè)閾值；其中，當?shù)谝恍遁d剩余速度增量的數(shù)值滿足預(yù)設(shè)閾值時，將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。

5、在一種可能的設(shè)計中，第一卸載剩余速度增量的數(shù)值不滿足預(yù)設(shè)閾值，方法包括：基于步長加速法對第一卸載剩余速度增量進行處理，獲得第二卸載剩余速度增量。將第二卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。

6、采用該設(shè)計，當?shù)谝恍遁d剩余速度增量不滿足設(shè)定閾值時，可以采用步長加速法對第一卸載剩余速度進行處理，從而獲得數(shù)值最小的卸載剩余速度增量，提高確定卸載動量輪的最優(yōu)姿態(tài)準確性。

7、在一種可能的設(shè)計中，基于目標姿態(tài)構(gòu)建基準姿態(tài)；根據(jù)基準姿態(tài)確定至少一個卸載剩余速度增量。其中，至少一個卸載剩余速度增量與目標姿態(tài)對應(yīng)的卸載剩余速度增量相同，至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)與目標姿態(tài)不同。根據(jù)卸載剩余速度增量與衛(wèi)星姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系確定至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)，并將至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為備選目標姿態(tài)。

8、采用該設(shè)計，可以避免在調(diào)姿過程中動量輪因重新分配的角動量較大導致該動量輪飽和卸載的問題，保證衛(wèi)星在調(diào)姿過程中的安全性。

9、在一種可能的設(shè)計中，任一方向的卸載剩余速度增量滿足：

10、

11、δvm＝f(α,β)；

12、

13、

14、其中，ve表示為任一方向的卸載剩余速度增量，l表示為卸載發(fā)動機的力臂，m表示為衛(wèi)星質(zhì)量，h0表示為衛(wèi)星的角動量，h表示為衛(wèi)星的角動量值，表示為任一方向的單位矢量，α表示為任一方向在初始姿態(tài)xoz平面的投影與z軸的夾角，β表示為任一方向與初始姿態(tài)xoz平面的夾角，用于表示為任一方向在衛(wèi)星本體系下的矩陣表示，hw表示為衛(wèi)星在任一方向上的角動量，△vm表示為任一方向上衛(wèi)星軌道維持速度增量。

15、第二方面，本申請實施例還提供了一種衛(wèi)星控制裝置，包括通信模塊和處理模塊。其中：

16、通信模塊，用于獲取第一指示信息，第一指示信息用于指示將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)；

17、處理模塊，根據(jù)粒子群全局優(yōu)化算法對姿態(tài)角進行尋優(yōu)處理獲得第一卸載剩余速度增量，第一卸載剩余速度增量為任一方向的卸載剩余速度增量中數(shù)值最小的剩余速度增量，任一方向的卸載剩余速度增量為在任一方向姿態(tài)下動量輪卸載產(chǎn)生的速度增量與衛(wèi)星軌道維持速度增量的差值；

18、處理模塊，還用于根據(jù)卸載剩余速度增量與衛(wèi)星姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系確定第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)，并將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)；

19、處理模塊，還用于基于目標姿態(tài)將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)。

20、在一種可能的設(shè)計中，將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)之前，處理模塊，還用于：判斷第一卸載剩余速度增量的數(shù)值是否滿足預(yù)設(shè)閾值；其中，當?shù)谝恍遁d剩余速度增量的數(shù)值滿足預(yù)設(shè)閾值時，將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。

21、在一種可能的設(shè)計中，第一卸載剩余速度增量的數(shù)值不滿足預(yù)設(shè)閾值，處理模塊，還用于：基于步長加速法對第一卸載剩余速度增量進行處理，獲得第二卸載剩余速度增量，第二卸載剩余速度增量的數(shù)值滿足預(yù)設(shè)閾值；將第二卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。

22、在一種可能的設(shè)計中，處理模塊，還用于：基于目標姿態(tài)構(gòu)建基準姿態(tài)；根據(jù)基準姿態(tài)確定至少一個卸載剩余速度增量。其中，至少一個卸載剩余速度增量與目標姿態(tài)對應(yīng)的卸載剩余速度增量相同，至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)與目標姿態(tài)不同。根據(jù)卸載剩余速度增量與衛(wèi)星姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系確定至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)，并將至少一個卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為備選目標姿態(tài)。

23、在一種可能的設(shè)計中，任一方向的卸載剩余速度增量滿足：

24、

25、

26、

27、其中，ve表示為任一方向的卸載剩余速度增量，l表示為卸載發(fā)動機的力臂，m表示為衛(wèi)星質(zhì)量，h0表示為衛(wèi)星的角動量，h表示為衛(wèi)星的角動量值，表示為任一方向的單位矢量，α表示為任一方向在初始姿態(tài)xoz平面的投影與z軸的夾角，β表示為任一方向與初始姿態(tài)xoz平面的夾角，用于表示為任一方向在衛(wèi)星本體系下的矩陣表示，hw表示為衛(wèi)星在任一方向上的角動量，△vm表示為任一方向上衛(wèi)星軌道維持速度增量。

28、第三方面，本申請實施例還提供了一種電子設(shè)備，所述電子設(shè)備包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)第一方面及其任意一種設(shè)計的方法。

29、第四方面，本申請實施例還提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)第一方面及其任意一種設(shè)計的方法。

30、第二方面至第四方面及其任意一種設(shè)計所帶來的技術(shù)效果可參見第一方面中對應(yīng)的設(shè)計所帶來的技術(shù)效果，此處不再贅述。

技術(shù)特征：

1.一種衛(wèi)星控制方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將所述第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為所述目標姿態(tài)之前，所述方法還包括：

3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一卸載剩余速度增量的數(shù)值不滿足所述預(yù)設(shè)閾值，所述方法包括：

4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

5.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述任一方向的卸載剩余速度增量滿足：

6.一種衛(wèi)星控制裝置，其特征在于，所述裝置包括：

7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述將所述第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為所述目標姿態(tài)之前，所述處理模塊，還用于：

8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述第一卸載剩余速度增量的數(shù)值不滿足所述預(yù)設(shè)閾值，所述處理模塊，還用于：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括處理器，所述處理器用于執(zhí)行存儲器中存儲的計算機程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任一所述方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，其存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任一所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種衛(wèi)星控制方法及裝置，涉及航天器軌道控制技術(shù)領(lǐng)域，用以提高確定卸載動量輪的最優(yōu)姿態(tài)的準確性。該方法包括：第一設(shè)備獲取第一指示信息。其中，第一指示信息用于指示將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)。第一設(shè)備根據(jù)粒子群全局優(yōu)化算法對姿態(tài)角進行尋優(yōu)處理獲得第一卸載剩余速度增量。其中，第一卸載剩余速度增量為任一方向的卸載剩余速度增量中數(shù)值最小的剩余速度增量，卸載剩余速度增量為在動量輪卸載產(chǎn)生的速度增量與衛(wèi)星軌道維持速度增量的差值。第一設(shè)備根據(jù)卸載剩余速度增量與衛(wèi)星姿態(tài)的對應(yīng)關(guān)系確定第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)，并將第一卸載剩余速度增量對應(yīng)的姿態(tài)作為目標姿態(tài)。第一設(shè)備將衛(wèi)星姿態(tài)調(diào)整為目標姿態(tài)。

技術(shù)研發(fā)人員：張堯,馬傳令,劉勇,盛慶軒,李皓皓,梁偉光,范大偉,陳莉丹,葉凱,李彬,陳銘
受保護的技術(shù)使用者：北京航天飛行控制中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17