地球临边观测卫星的姿态角仿真分析方法

《地球临边观测卫星的姿态角仿真分析方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、V01．24No．4航天器工程第24卷第4期38SPACECRAFTENGINEERING2015年8月地球临边观测卫星的姿态角仿真分析方法朱永生胡海鹰郑珍珍苏瑞丰张科科(上海微小卫星工程中心，上海201203)摘要针对地球临边观测卫星的姿态角计算问题，给出一种应用STK软件进行仿真的分析方法。利用STK软件的连接接口联立STK软件，创建仿真场景；在二体模型下，求得临边观测卫星姿态角的解析解，并作为下一步精确迭代求解的初值；在WGS84地球模型下，调用STK软件中的高精度轨道外推模型(HPOP)，并结合推导的迭代公式，求得卫星姿

2、态的高精度数值解。以20km和100km的临边观测为例，仿真计算姿态角，并将计算结果与二体模型方法的进行对比。结果表明，文章提出的方法可有效解决地球临边观测卫星的姿态角计算问题，且具有收敛迅速和计算精度高的优势。关键词地球，临边观测；卫星姿态角；高精度计算中图分类号：V412．4文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．04．007SimulationAnalysisMethodonSatelliteAttitudeAngleinEarthLimbObservationZHUYongshe

3、ngHUHaiyingZHENGZhenzhenSURuifengZHANGKeke(ShanghaiMicrosatelliteEngineeringCenter，Shanghai201203，China)Abstract：AsimulationanalysismethodusingSTKispresentedtocalculatetheattitudeofasatel一1iteforlimbobservation．TheSTKsimulationscenarioiScreatedbyconnectingSTKsoftware

4、．Thetwo—bodymodelisutilizedtoperformananalyticalsolution。whichprovidesareasonableini—tialguessforsubsequentaccurateiterativecalculation．TheWGS84modelisusedtoimprovetheinitialsolutionbycallingtheHPOP(highprecisionorbitpropagator)andtheiterativeformula．Takingthe20kmand

5、100kmlimbobservationforexample，boththeproposedmethodandthetwo—bodymethodareemployedtocalculatetheattitudeangle．Andtheresultsshowthatthemethodproposedinthispaperhasfasterconvergenceandhigheraccuracy．Keywords：earthlimbobservation；satelliteattitudeangle；highprecisioncal

6、culation引言地球临边观测是指利用卫星遥感器对准地球某一特定高度大气的切线方向进行观测，获得观测视场内一个大气层条带里的散射辐射，并配合扫描对所要观测大气的高度进行覆盖探测。临边观测是地球大气探测的主要方式之一，由于其空间覆盖范围大、垂直分辨率高且无需特定目标辅助，近来受到越来越多关注[1。3]。进行临边观测时，卫星一般通过姿态机动使遥感器指向不同高度大气的切线方向，因此卫星的姿态角计算是临边观测必须要解决的问题。然而，卫星运动复杂[4坷]，且地球形状不规则口]，使姿态角的精确计算成为一个难点。收稿日期：2014—05—1

7、9；修回日期：2015-06-18基金项目：上海市科委扬帆计划(14YFl413600)作者简介：朱永生，男，硕士，从事航天器动力学与控帝j研究工作。Email：juesin@163．com。第4期朱永生等：地球临边观测卫星的姿态角仿真分析方法目前，地球临边观测卫星的姿态角计算，主要是假设地球为理想球形的二体模型，即使考虑了地球扁率摄动等对卫星运动的影响，在计算姿态角时仍要认为地球半径一致∞。9]。这种方法虽然计算简单，但是计算精度差。本文充分利用STK软件中的高精度轨道外推(HPOP)模型[1们和WGS84地球模型，结合MAT

8、LAB软件的编程计算能力，提出了地球临边观测卫星姿态角[1u的仿真分析方法。该方法可求出高精度数值解[12

9、，从而解决利用临边观测切点高度求解卫星姿态角问题，为临边观测卫星姿态控制提供参考目标；还可应用于有探测结果时，对应时间和姿态角测量值计算出探测高度。2动力