一种大椭圆轨道火星探测器自主对火定向方法

摘要

本发明公开一种大椭圆轨道火星探测器自主对火定向方法，使火星探测器在不完全依赖地面测控和没有自主导航敏感器的情况下，实现对火星定向的三轴稳定控制。根据初始轨道根数及描述该轨道根数的参考坐标系，进行相应的短期轨道递推计算；星上自主递推采用简化的解析方法，地面进行轨道递推采用高精度数值方法；以火星中心-探测器位置矢量为Z轴方向，建立对火定向基准坐标系；星上收到遥控指令后，自主转入对火定向的姿态工作模式。与现有技术相比，其有益效果是：在地面通讯存在延时，自主导航敏感器又做不到工程应用的情况下，通过轨道递推和定向基准坐标系的建立，可靠的实现火星探测器自主对火定向控制。

主权项

一种大椭圆轨道火星探测器自主对火定向方法，其特征在于包括如下步骤：1)获取地面测控给出的轨道根数初值；若描述轨道根数的参考坐标系为火星中心地球赤道惯性坐标系，则将轨道参数转化到火星平赤道惯性坐标系；若地面测控给出的轨道根数初值采用瞬时轨道根数描述，则将轨道根数转化为平轨道根数描述；2)采用简化的解析方法进行轨道递推解析方法的长期项系数，包括火星非球形动力学扁率项和太阳引力项；短周期项包括火星非球形动力学星扁率项、田谐项和太阳引力项三部分，并考虑轨道半长径的二阶短周期项；3)建立对火定向基准坐标系通过轨道递推获得预定时刻探测器在火星平赤道坐标系中的位置后，以火星中心‑探测器位置矢量为Z轴方向，以Z方向矢量与火星北极矢量的叉乘结果作为X轴方向，进而根据右手定则可确定Y轴方向；4)对火姿态机动及返回星上根据地面上注的对火绝对时刻，进行机动时间预估后，开始由精对日状态转入对火定向姿态机动，对火机动到位后保持30分钟，自主返回对日姿态工作模式。