一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106708072A(43)申请公布日2017.05.24(21)申请号201611082707.7(22)申请日2016.11.30(71)申请人上海卫星工程研究所地址200240上海市闵行区华宁路251号(72)发明人王伟张恒谢攀陈晓柳明星(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.G05D1/08(2006.01)G01C21/02(2006.01)G01C21/16(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法(57)摘要本发明涉及一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，采用望远镜测光与星敏感器测量数据联合，结合陀螺测量的速度信息，实现姿态的高精度测量；姿态测量数据传递给卡尔曼滤波器，实现姿态的高精度估计；控制器给出磁浮机构、飞轮的控制律，实现姿态的高精度控制。本发明提供了能够实现天基望远镜的高精度姿态确定与控制，从而提高天基望远镜的成像质量，具有工程应用价值。CN106708072ACN106708072A权利要求书1/1页1.一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、引入望远镜恒星测光数据，联合高精度星敏感器，结合陀螺测量的速度信息，达到亚角秒级的姿态确定精度，实现天基望远镜的高精度姿态测量；S2、姿态测量数据传递给估计器，采用滤波算法实现天基望远镜姿态的高精度估计；S3、控制器处理来自望远镜测光数据、星敏感器和陀螺的姿态测量信息以及卫星轨道数据进行姿态确定，按一定的控制律形成控制指令发送给执行机构，使其产生所需的控制力矩以消除姿态误差；S4、采用磁浮机构实现天基望远镜平台与载荷的隔离，利用磁浮实现动静隔离，从根本上切断传递路径，实现天基望远镜的高精度姿态控制；S5、天基望远镜在控制力矩和环境力矩的共同作用下，形成闭环控制系统，最终实现高精度姿态确定与控制。2.如权利要求1所述的一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于：运用载荷图像，利用望远镜恒星测光数据，联合星敏感器测量数据，实现天基望远镜的高精度姿态测量。3.如权利要求1所述的一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于：陀螺和星敏感器构成姿态敏感器。4.如权利要求1所述的一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于：采用磁浮机构作为天基望远镜执行机构，从物理上直接隔离高频微振动。5.如权利要求4所述的一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于：磁浮机构是基于匀强磁场设计的直线电机。6.如权利要求1所述的一种运用载荷图像及磁浮隔振技术的天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于：天基望远镜采用动静隔离非接触、主动协同高精度的双超平台技术，载荷与平台之间通过磁浮机构连接。2CN106708072A说明书1/3页一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法技术领域[0001]本发明涉及航天器领域，具体涉及一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法。背景技术[0002]系外行星作为典型探测对象，承载着发现宜居星球及系外生命的重要意义，是当前研究的热点与重点。发展精细光谱测量技术，建设大型空间望远镜，研究系外行星大气，精细刻画系外行星物理和化学特性，以更高的精度、更大的深度、更强的力度持续开展系外类地行星的发现与探索。[0003]然而，系外行星探测对天基望远镜的精度、稳定度提出了更高的要求，目前传统控制方法无法满足现有空间科学探测需求。为此，亟需开展天基望远镜高精度姿态确定与控制方法研究。本发明涉及一种运用载荷图像及磁浮隔振技术的天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，可满足未来空间探测任务需求，为空间科学卫星高精度姿态确定与控制提供了良好的技术手段。发明内容[0004]为了解决天基望远镜高精度姿态确定与控制问题，本发明的目的在于提供一种运用载荷图像及磁浮隔振技术的天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，利用本发明，可满足未来空间探测任务需求。[0005]本发明具体采用以下技术方案：[0006]一种天基望远镜高精度姿态确定与控制方法，其特征在于，包括如下步骤：[0007]S1、引入望远镜恒星测光数据，联合高精度星敏感器，结合陀螺测量的速度信息，达到亚角秒级的姿态确定精度，实现天基望远镜的高精度姿态测量；[0008]S2、姿态测量数据传递给估计器，采用扩展卡尔曼等滤波算法实现天基望远镜姿态的高精度估计；[0009]S3、控制器处理来自望远镜测光数据、星敏感器和陀螺的姿态测量信息以及卫星轨道数据进行姿态确定，按一定的控制律形成控制指令发送给执行机构，使其产生所需的控制力矩以消除姿态误差；[0010]S4、采用磁浮机构实现天基望远镜平台与载荷的隔离