衛(wèi)星控制論文

1、第1章緒論緒論1.1本文的研究背景和意義本文的研究背景和意義新中國成立后，中國的航天事業(yè)創(chuàng)造了一個又一個輝煌的成績，這幾十年來，我國獨立自主地研制成功了幾十顆人造衛(wèi)星，其中遙感衛(wèi)星可利用星載可見光照相機等遙感儀器，獲得大量對地觀測照片，具有分辨力高、畸變小、比例尺適中、覆蓋范圍廣、可連續(xù)觀測、視點高、視域廣、獲取數(shù)據(jù)快、不受空域國界限制等優(yōu)點，已成為國家制定環(huán)境保護策略、資源開發(fā)和利用不可缺少的技術支持，現(xiàn)已廣泛應用于科學研究、工農業(yè)生

2、產(chǎn)、軍事偵察、環(huán)境保護領域，包括國土普查、石油勘探、地質調查、鐵路選線、海洋海岸測繪、地圖測繪、目標點定位、電站選址等多個領域。由于遙感衛(wèi)星的特殊功能要求，一般采用三軸穩(wěn)定的控制方式，能夠保證指向精度和控制穩(wěn)定度等技術指標要求。要保證遙感衛(wèi)星的高精度、高可靠性和高穩(wěn)定性的在軌長期運行，必須保證足夠的指向精度和控制穩(wěn)定度。衛(wèi)星的姿態(tài)控制系統(tǒng)對衛(wèi)星的姿態(tài)精度和穩(wěn)定度起了決定性作用。姿態(tài)確定是衛(wèi)星本體坐標系相對于參考坐標系的姿態(tài)定位過程，而姿

3、態(tài)控制是衛(wèi)星本體坐標系向參考坐標系的定向過程。近年來隨著衛(wèi)星技術的不斷提高，各種空間任務對衛(wèi)星姿態(tài)控制的精度要求越來越高。如對地觀測衛(wèi)星的指向精度從上世紀七十年代到本世紀初由1提高到0.001，壽命提高到數(shù)十年。這就意味著高精度姿態(tài)控制技術迎來更快的發(fā)展，同時也意味其面臨著更多的挑戰(zhàn)。我們知道，衛(wèi)星是一個極其精密的航天器設備，而且造價高昂，一旦發(fā)射進入太空中就很難對其進行維護，這對衛(wèi)星研發(fā)工作帶來了很大的難度，要求星上的各類系統(tǒng)和設備有

4、著極高的穩(wěn)定性。同時也由于其成本較高，運行環(huán)境是外太空環(huán)境，因此在地面很難對其進行全面的物理仿真實驗，這就要求在初期的系統(tǒng)仿真論證中能夠考慮多方面實際因素，對衛(wèi)星在軌運行時的各種工作狀態(tài)和星上系統(tǒng)進行仿真研究，以此來驗證衛(wèi)星設計工作的可行性以及穩(wěn)定性。在仿真實驗基礎上，指導衛(wèi)星的實際研發(fā)工作。本課題就是在此背景下展開各項研究工作。敏感器精度特性和實用性磁強計地球敏感器太陽敏感器星敏感器陀螺儀射頻敏感器10(5000㎞軌道高度)5(200

5、㎞軌道高度)0.05（靜止軌道）0.1（低高度軌道）0.012″0.001h0.01~0.5測量相對于地球當?shù)卮艌龅淖藨B(tài)。磁場的不確定性和時變性限制了精度，實用于6000㎞以下的軌道高度。地平的不確定性限制了精度，高精度地球敏感器一般使用掃描方法。一般視場為30。一般視場為6。正常使用時要定期校正基準位置的漂移一般根據(jù)目前對高精度衛(wèi)星的要求，姿態(tài)確定系統(tǒng)中一般將各種敏感器進行組合使用。下面介紹幾種比較典型的敏感器組合方式：(1)陀螺組件

6、星敏感器冗余敏感器。這種組合方式主要利用星敏感器的高精度測量值（可以達到角秒級）來補償陀螺常值漂移，進而提高系統(tǒng)測量精度。當前高精度衛(wèi)星普遍采用這種方式，例如美國LsatD，精度優(yōu)于0.03。但是由于星敏感器視場角度受限，因此衛(wèi)星的粗定姿或者備份需要用到冗余敏感器，這種組合方式需要花費較高的成本。2求的衛(wèi)星中應用，例如印度Apple衛(wèi)星、我國資源衛(wèi)星就是采用這種敏感器組合方式。(2)陀螺組件紅外地球敏感器數(shù)字太陽敏感器冗余敏感器。紅外地