基于对偶四元数的多星姿轨动力学建模方法及其验证系统

摘要

本发明公开了一种基于对偶四元数的多星姿轨动力学建模方法及其验证系统，该方法包含S1，将卫星编队分解为两两卫星编队的组合，选用其中一组合中的第一编队卫星为环绕星，该组合中的第二编队卫星为参考星；S2，建立第一编队卫星和第二编队卫星的对偶四元数运动学模型；S3，给定第一编队卫星与第二编队卫星的初始相对位置和姿态，对应计算出第一编队卫星相对于第二编队卫星每一时刻的相对位置和姿态。本发明能够解算出编队卫星之间的相对位置和姿态，且提供了高性能低功耗，运行稳定，接口丰富的验证系统。

主权项

一种基于对偶四元数的多星姿轨动力学建模方法，其特征在于，该方法包含：S1，将卫星编队分解为两两卫星编队的组合，选用其中一组合中的第一编队卫星为环绕星，该组合中的第二编队卫星为参考星；S2，建立第一编队卫星和第二编队卫星的对偶四元数运动学模型，即假设对偶四元数表示第一编队卫星的本体系U相对于第二编队卫星本体系T的一般性刚体运动，则有如下关系式：${\hat{\omega }}_{TU}^T={\omega }_{TU}^T+ϵ({\stackrel{·}{t}}^T+t^T\times {\omega }_{TU}^T)={\omega }_{TU}^T+{\mathrm{ϵv}}^T$其中，表示第一编队卫星的本体系U相对于第二编队卫星本体系T的相对位姿对偶四元数；表示的一阶导数，q'_TU表示的转置，表示的共轭；表示在第二编队卫星本体系中，第一编队卫星的本体系U相对于第二编队卫星本体系T的相对速度旋量；表示第一编队卫星的本体系U相对于第二编队卫星本体系T的相对角速度；v^T表示表示第一编队卫星的本体系U相对于第二编队卫星本体系T的相对速度；r表示第一编队卫星质心到第二编队卫星质心的位置矢量；S3，给定第一编队卫星与第二编队卫星的初始相对位置和姿态，对应计算出第一编队卫星相对于第二编队卫星每一时刻的相对位置和姿态。