基于灰色关联分析的重捕地球策略评价.pdf

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1、上海航天AER()SPACESHANGHAI第32卷2015年第1期文章编号：1006—1630(2015)0卜OOl2一05基于灰色关联分析的重捕地球策略评价陆文文，牛睿，杜宁(上海航天控制技术研究所，上海201109)摘要：根据卫星失控后的地平仪定姿法、地平仪+太阳敏感器定姿法和星敏感器定姿法三种重捕地球策略的工作模式和原理，选取成功率、捕获时间、轨道范围、控制精度、能量损耗、成熟度和可推广性七项参数建立了评价指标体系。基于定性与定量结合的原则，用灰色关联分析法评价了三种重捕地球策略。关键词：重捕地球；姿轨控系统；评价指标体系；灰色关联分析法中图分类号：V4

2、48．22文献标志码：AEvaluationonStrategiestoRecapturetheEarthBasedonGrayCorrelationAnalysisLUWen—wen，NIURui，DUNing(ShanghaiInstituteofSpaceflightConrolTechnology，Shanghai201109，China)Abstract：Accordingtotheoperatingmodesandworkingprinciplesofthethreestrategjeswhichwerehorizonsensorattitudede

3、terminationmethod，horizonandsunsensorattjtudedeterminationmethod，starsensorattitudedeterminationmethod，theparametersthatweresuccessrate，recapturetime，orbit，contr01precision，energy10ss，maturityandpotentialreplicationwereselectedtoestablishtheevaluationindexsysteminthispaper．Basedonthe

4、qualitativeandquantitativeprincipIe，thethreestrategiestorecapturetheearthwereevaluated．Keywords：RecapturetheEarth；Attitudeandorbitcontrolsystem；EValuationindexsystem；Graycorrelationanalysis0引言现代卫星的用途广泛，失控后的故障对策是每颗卫星设计中值得重视的环节。卫星控制系统设计中，失去对地姿态后的故障处理一般分为三个步骤：搜索与捕获太阳(寻找相对地球惯性系的姿态)一帆板对日定

5、向(保持惯性系中相对稳定的姿态)一重捕地球(重新建立对地姿态)r1]。随着航天技术的发展，重捕地球的方法越来越先进，已经不满足于抢救卫星的成功率，也更注重拯救过程耗费的时间、效率和能量损耗。前人的研究多关注某颗卫星失控后的抢救经验，而缺少对重捕地球这一重要步骤的总结与分析。为能获得一种目前最节约时间、最有效和最节能的方式，本文对太阳同步轨道卫星的重捕地球策略进行了评价。收稿日期：2014一04—22；修回日期：2014一05—19作者简介：陆文文(1982一)，女，工程师。主要从事卫星控制系统设计。1重捕地球技术方案分析重捕地球模式为所有流程中的一个分支。当卫星

6、失去对地姿态时，一般程控将作用于卫星上的控制力切除，进入安全模式。此时地面判断卫星失效原因，排除故障后进入重捕地球模式。姿控分系统设计主要包含姿态控制与确定两部分[2]。本文研究的重捕地球策略采用推力器控制的姿态控制方法，该法具控制力矩大的优势，一般在卫星初始入轨、轨控和失控后的抢救模式中运用。本文研究的三种不同策略为地平仪定姿法、地平仪+太阳敏感器定姿法和星敏感器定姿法。1．1地平仪定姿法地平仪定姿法原理简单、算法明了，以红外地平仪作为重捕地球过程中的姿态基准。在红外地平仪扫描轴与基座间，在相对位置处分别装有磁基准。每转1圈，磁基准相遇1次，触发一基准脉冲。地

7、球可看作一红外热辐射体，当地平仪扫描到地球出现第32卷2015年第l期陆文文：基于灰色关联分析的重捕地球策略评价和地球消失的两个时刻，就产生了扫入和扫出地平脉冲。这两个脉冲形成了地球方波。地平仪输出的测量信号为地球方波和磁基准。计算机处理得到左弦宽和右弦宽。卫星失控后自主转人对日定向模式，等待地面救援。通过星载软件注数输入重捕地球指令，系统收到指令后控制卫星滚动轴(对日轴)以角速度o．2(。)／s旋转。滚动与俯仰地平仪将出现弦宽(扫过地球)，此时认为地平仪可用，即满足重捕开始的条件。重捕开始后基于滚动、俯仰地平仪姿态进行控制，偏航姿态惯性保持。判断捕获成功标志是

8、滚动、俯仰轴姿态角绝对值