K频段测距系统星间高精度指向控制算法

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1、V01．25No．2航天器工程第25卷第2期32SPACECRAFTENGINEERING2016年4月K频段测距系统星间高精度指向控制算法辛宁1邱乐德1周钠(1中国空问技术研究院通信卫星事业部(2航天东方红卫星有限公司，北京张立华2，北京100094)摘要为了避免多路径噪声对低低星间跟踪(SST—LL)重力测量卫星K频段测距(KBR)系统测距精度的影响，基于SST—LL重力测量卫星的超静卫星平台，提出了一种磁控制与喷气控制相结合的KBR系统星间高精度指向控制算法。首先，利用喷气执行机构使卫星快速机动到目标姿态角；然

2、后，利用磁力矩器和喷气执行机构对卫星进行联合稳定控制，在满足省电和节省喷气量的条件下，实现长周期、高精度的天线相对指向控制。利用“重力场反演与天气试验”(GRACE)卫星参数进行仿真验证，结果表明：在正常轨道运行模式下，该算法能实现俯仰和偏航方向优于1mrad的控制精度，可为KBR系统在轨高精度测距提供保证。关键词低低星间跟踪重力测量卫星；超静卫星平台；K频段测距系统；星间指向控制中图分类号：V448．2文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．02．006Algorithmo

3、fHighPrecisionInter—satellitePointingControlforKBRSystemXINNin91QIULedelZHOUNalZHANGLihua2(1InstituteofTelecommunicationSatellite，ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)(2DFHSateUiteCo．，Ltd．，Beijing100094，China)Abstract：Inordertoavoidtheeffectofmulti

4、pathnoiseonrangingaccuracyofSST—LL(satellitetosatellitetracinglow一10w)gravitymeasurementsatelliteKBR(Kbandranging)system，ahighprecisionKBRsysteminter—satellitepointingcontroIalgorithmfuslngmagneticcontr01andthrustercontrolisproposedbasedonultraquietsatellitepla

5、tformofSST—LLgravitymeasure—mentsatellite．Firstlythethrusterisappliedtomaneuverthesatelliteintothetargetangleatti—tudeasfastaspossible．Thenthecombinationofmagnetictorqueandthrustertorqueisappliedtorealizethe10ng—termandhighprecisionpointingcontr01underthecircum

6、stancesofsavingthefiniteelectricityandfuelreserVes．ThesimulationresultsbyusingGRACEsatelliteshowthattheattitudecontrolprecisionofpitchandyawanglescanbebetterthan1mradunderthenormalorbitmovingmode，whichcanprovideaguaranteeforhighaccuracyrangingofKBRsystem．Keywor

7、ds：SST—LLgravitymeasurementsatellite；ultraquietsateUiteplatform；Kbandrangingsystem；inter—satellitepointingcontrol收稿日期：2015一09一02：修回日期：2015—11—10基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA01A504)，国家自然科学基金(91438205)作者简介：辛宁，男，博士，研究方向为卫星系统总体设计。Email：xinnin97@sina．com。第2期辛宁等：K频段

8、测距系统星间高精度指向控制算法1引言K频段测距(KBR)系统是低低星间跟踪(Satel-1itetoSatelliteTrackingLow—Low，SST—LL)重力测量卫星的关键载荷，采用双频双向载波相位对比技术测量2颗低轨小卫星的距离变化及其变化率，测距精度达到10微米级[1]。由于KBR系统本身无机械可转动对准机构，同时也没有星间链路信