引入姿态误差的中继跟踪预报

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1、第3l卷第4期2012年8月飞行器测控学报JournalofSpacecra“TT&CTechnologyV01．31No．4Aug．2012引入姿态误差的中继跟踪预报。刘勇1’2，颜华1’2，华莹1’2(1．航天飞行动力学技术重点实验室·北京·100094；2．北京航天飞行控制中心·北京·100094)摘要：航天器的姿态控制误差是客观存在的，由于中继终端跟踪能力有限，在某些情况下，姿态误差会导致跟踪中断，从而造成测控资源的浪费并影响正常执行任务。针对姿态控制误差影响中继跟踪的问题，通过对简化姿态旋转矩阵求导，推导出

2、姿态误差与中继终端框架角和角速度的转换关系，得到引入姿态误差的中继终端跟踪预报模型。利用该模型对某航天器中继跟踪情况进行仿真计算，表明：考虑姿态误差情况下，中继跟踪弧段比无扰动情况要短一些，跟踪时间减少的时段发生在天线方位轴与航天器到中继星连线的夹角较小的时候。关键词：中继终端；姿态误差；跟踪角速率；中继跟踪预报；测控资源中图分类号：V556．8；V412．41文献标志码：A文章编号：1674—5620(2012)04一0011一04RelayTrackingForecastinViewofAttitudeError

3、sLIUYon91“，YANHual”，HUAYin91，2(1．ScienceandTechnologyonAerospaceFlightDynamicsLaboratory，Be巧ing100094；2．Be巧ingAerospaceControlCenter，Beijing100094)Abstract：Thecontr01systemofrelayterminalusua儿yimportsattitudecompensationbecauseoftheobjectiveexist—enceofattitude

4、errors．Trackingwillbeinterruptedwhenattitudeerrorexceedsthecapab订ityoftherelayterminal．Therefore，itisnecessarytoobtaintherelationshipbetweenattitudeerrorandpointingerrorofrelayterminalandtomodeltherelaytrackingforecastinviewofattitudeerrors．Trackingforecastresu

5、ltsgotwiththeproposedmethodshowthatthetrackingtimeconsideringattitudeerrorisshorterandthiswillalwaysoccurwhenthecrossanglebe—tweentheazimuthaxisandrelavsatelliteissmaUer．Keywords：relayterminal；attitudeerror；trackingrate；relaytrackingforecast；TT&CresourceU引置我国的天

6、基测控网已初步建立，测控覆盖率得到极大提升。越来越多的航天器安装了中继终端，需要依据航天器的应用和飞行轨道合理地规划测控资源，而其中的中继跟踪预报是测控网使用申请和分配测控资源的基础。中继终端天线安装在航天器上，天线的基座与航天器本体固连。姿态的扰动会影响天线的指向，而航天器的姿态确定与控制误差是客观存在的。要使天线精确跟踪中继卫星，中继终端的控制系统通常都引入了姿态补偿。但是中继终端的跟踪角速度有限，当姿态运动角速度较大且姿态角度偏差也超过天线波束范围时，会出现失锁的情况。即使不存在偏差，由于航天器与中继星的相对运

7、动，也可能出现理论跟踪角速度大于中继终端天线跟踪能力的情况。航天器轨道和姿态机动的一般情况是可以预知的，因此失锁时段可以预报，如果将这些时段考虑进去，就能更合理地分配测控资源。下面以一种较常用的中继终端框架角定义方式推导姿态误差到框架角的转换关系，并进行仿真计算和分析。通常姿态测量与确定精度要远高于姿态控制精度，因此下面的分析主要考虑姿态控制误差的影响。1中继终端预报模型1．1几何可见判断方法如图1所示，OB，0C，0D长度相同，点A代表*收稿日期：2012一03—12；修回日期：2012一04—23；网络出版时间：

8、2012一08—1411：16：oo网络出版地址：http：∥www．cnki．net／kcms／detail／11．4230．TV．20120814．1116．004．html第一作者简介：刘勇(1976一)，男，本科，高级工程师，主要研究方向为空间飞行规划与控制技术；E—mail：ly2218一cn@sina．co“飞行器测控学报第31卷中