大椭圆轨道姿态基准确定方法与流程

本发明涉及一种基准确定方法，具体地，涉及一种大椭圆轨道姿态基准确定方法。

背景技术：

确定姿态参考基准是卫星在轨运行的基础和前提，大椭圆轨道运行的卫星和圆轨道运行的卫星执行对地遥感任务时采用的姿态基准方式可能不同，因此需要根据任务特点设计和确定新的姿态参考坐标系。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大椭圆轨道姿态基准确定方法，其根据大椭圆轨道的特点和任务需求设计的姿态参考基准坐标系，可以较好的解决大椭圆轨道卫星对地遥感的任务并兼顾能源供给。

根据本发明的一个方面，提供一种大椭圆轨道姿态基准确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：分别将地心指向地理北极点矢量表示为R_N，将将地心指向太阳矢量表示为S_i，将地心指向热点地区矢量表示为R_T；地心指向卫星质心矢量表示为r；

步骤二：利用步骤一定义的矢量描述各个参考基准坐标系。

优选地，所述步骤二包括以下情况：

情况二十一：“北极—地心”参考坐标系矢量表述，如下三个公式:

Y＝Z×X

情况二十二：“热点—太阳”参考坐标系矢量表述，如下三个公式:

X＝Y×Z

情况二十三：“地心—太阳”参考坐标系矢量表述，如下三个公式:

X＝Y×Z。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明根据大椭圆轨道的特点和任务需求设计的姿态参考基准坐标系，可以较好的解决大椭圆轨道卫星对地遥感的任务并兼顾能源供给。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为“北极—地心”参考坐标系的原理图。

图2为“热点—太阳”参考坐标系的原理图。

图3为“地心—太阳”参考坐标系的原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明针对一种大椭圆轨道卫星的任务及特点，设计了以空间的两个矢量定义的参考坐标系，包括“北极—地心”参考坐标系(参见图1)、“热点—太阳”参考坐标系(参见图2)和“地心—太阳”参考坐标系(参见图3)。

本发明大椭圆轨道姿态基准确定方法包括以下步骤：

步骤一：分别将地心指向地理北极点矢量表示为R_N，将将地心指向太阳矢量表示为S_i，将地心指向热点地区矢量表示为R_T；地心指向卫星质心矢量表示为r。

步骤二：利用步骤一定义的矢量描述各个参考基准坐标系。所述步骤二包括以下情况：

情况二十一：“北极—地心”参考坐标系矢量表述，如下公式(1)、(2)和(3):

Y＝Z×X (3)

“北极—地心”参考坐标系为在上述坐标系基础上绕着Z轴偏置一角度。偏置角由地面上注。Z_bd轴：由卫星质心指向地理北极点；X_bd轴：以垂直于Z_bd轴同时垂直于卫星指向地心的矢量为基准X_bd轴，根据当天太阳位置，X_bdO_CZ_bd面绕+Z_bd轴预先旋转一定角度，保证当天+X_bd方向不受太阳照射。X_bd、Y_bd、Z_bd轴构成右手直角坐标系。

情况二十二：“热点—太阳”参考坐标系矢量表述，如下公式(4)、(5)和(6):

X＝Y×Z (6)

注：地面上注的热点地区地理经纬度R_T的直角坐标分量X_T,Y_T,Z_T，如下公式(7):

其中，G是格林尼治恒星时角，λ是地理经度，如下公式(8):

a_e是相应的参考椭球体的赤道半径，f是该参考椭球体的几何扁率。

坐标原点：卫星的质心O_C；Z_rt轴：由卫星质心指向地球上某个确定的坐标(由地面上注确定)；Y_rt轴：垂直于Z_rt轴同时垂直于太阳矢量，并保持太阳矢量在X_rtO_CZ_rt面内且靠近-X_rt方向；X_rt、Y_rt、Z_rt轴构成右手直角坐标系。

情况二十三：“地心—太阳”参考坐标系矢量表述，如下公式(9)、(10)和(11):

X＝Y×Z (11)

Z_dt轴：由卫星质心指向地心；Y_dt轴：垂直于Z_dt轴同时垂直于太阳矢量，并保持太阳矢量在X_dtO_CZ_dt面内且靠近-X_dt方向；X_dt、Y_dt、Z_dt轴构成右手直角坐标系。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。