用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法

doi:10.12305/j.issn.1001-506X.2023.03.21

系统工程与电子技术 ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (3): 797-805.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2023.03.21

用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法

何益康¹^,², 张文瀚³, 王振华³^,*, 何闻¹

1. 浙江大学浙江省先进制造技术重点实验室, 浙江杭州 310027
2. 上海航天控制技术研究所, 上海 201109
3. 哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江哈尔滨 150001

收稿日期:2022-04-18 出版日期:2023-02-25 发布日期:2023-03-09
通讯作者: 王振华
作者简介:何益康(1985—), 男, 研究员, 博士研究生, 主要研究方向为航天器姿态与轨道控制技术
张文瀚(1995—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为基于集员估计技术的故障诊断和容错控制
王振华(1987—), 男, 副教授, 博士, 主要研究方向为航天器故障诊断和容错控制
何闻(1969—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为振动与声学计量技术、精密装备制造及其自动化技术和残余应力测量及控制技术
基金资助:
国家自然科学基金(61973098);黑龙江省优秀青年基金(YQ2021F008);国家重点研发项目(2019YFC1509503)

Solar cell array rotation angle estimation method for satellite emergency recovery

Yikang HE¹^,², Wenhan ZHANG³, Zhenhua WANG³^,*, Wen HE¹

1. Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology of Zhejiang Province, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China
2. Shanghai Institute of Spaceflight Control Technology, Shanghai 201109, China
3. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China

Received:2022-04-18 Online:2023-02-25 Published:2023-03-09
Contact: Zhenhua WANG

摘要/Abstract

摘要：

在卫星应急恢复过程中, 为了控制太阳电池阵的对日方位, 需要确定太阳电池阵相对于卫星本体的转动角度。为此, 提出一种用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法。首先, 基于卫星本体坐标系和太阳电池阵坐标系的关系以及卫星的姿态运动学方程, 给出了太阳电池阵转角的解析解。在太阳电池阵转角解析解的基础上, 进一步提出一种基于卡尔曼滤波的估计方法, 来抑制太阳敏感器测量噪声的影响、提高转角估计的准确性。通过数值仿真和某实际在轨卫星的遥测数据实验验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词: 卫星应急恢复, 太阳电池阵, 姿态估计, 卡尔曼滤波

Abstract:

In the process of satellite emergency recovery, it is necessary to determine the rotation angle of solar cell array relative to satellite body to control its sun orientation. For this purpose, a solar cell array rotation angle estimation method for satellite emergency recovery is proposed. Firstly, the analytical solution of solar cell array rotation angle is given by using the relationship between satellite body coordinate frame and solar cell array coordinate frame and the satellite attitude kinematics equation. Based on the determined analytical solution of solar cell array rotation angle, a Kalman filtering-based estimation approach is further proposed to attenuate the influence of measurement noises of sun sensor and improve the estimation accuracy of rotation angle. The effectiveness and validity of the proposed method are demonstrated by numerical simulations and the experiment on telemetry data of an on-orbit practical satellite.

Key words: satellite emergency recovery, solar cell array, attitude estimation, Kalman filtering

中图分类号:

V41
TP277

何益康, 张文瀚, 王振华, 何闻. 用于卫星应急恢复的太阳电池阵转角估计方法[J]. 系统工程与电子技术, 2023, 45(3): 797-805.

Yikang HE, Wenhan ZHANG, Zhenhua WANG, Wen HE. Solar cell array rotation angle estimation method for satellite emergency recovery[J]. Systems Engineering and Electronics, 2023, 45(3): 797-805.

图/表 8

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Solar cell array rotation angle estimation method for satellite emergency recovery

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