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1、上海航天AER()SPACESHANGHAI第32卷2015年第1期文章編號：1006—1630(2015)0卜OOl2一05基于灰色關(guān)聯(lián)分析的重捕地球策略評價陸文文，牛睿，杜寧(上海航天控制技術(shù)研究所，上海201109)摘要：根據(jù)衛(wèi)星失控后的地平儀定姿法、地平儀+太陽敏感器定姿法和星敏感器定姿法三種重捕地球策略的工作模式和原理，選取成功率、捕獲時間、軌道范圍、控制精度、能量損耗、成熟度和可推廣性七項參數(shù)建立了評價指標(biāo)體系?；诙ㄐ耘c定量結(jié)合的原則，用灰色關(guān)聯(lián)分析法評價了三種重捕地球策略。關(guān)鍵詞：重捕地球；姿軌控系統(tǒng)；評價指標(biāo)體系；灰色關(guān)聯(lián)分析法中圖分類號：V4
2、48．22文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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引言現(xiàn)代衛(wèi)星的用途廣泛，失控后的故障對策是每顆衛(wèi)星設(shè)計中值得重視的環(huán)節(jié)。衛(wèi)星控制系統(tǒng)設(shè)計中，失去對地姿態(tài)后的故障處理一般分為三個步驟：搜索與捕獲太陽(尋找相對地球慣性系的姿態(tài))一帆板對日定
5、向(保持慣性系中相對穩(wěn)定的姿態(tài))一重捕地球(重新建立對地姿態(tài))r1]。隨著航天技術(shù)的發(fā)展，重捕地球的方法越來越先進(jìn)，已經(jīng)不滿足于搶救衛(wèi)星的成功率，也更注重拯救過程耗費的時間、效率和能量損耗。前人的研究多關(guān)注某顆衛(wèi)星失控后的搶救經(jīng)驗，而缺少對重捕地球這一重要步驟的總結(jié)與分析。為能獲得一種目前最節(jié)約時間、最有效和最節(jié)能的方式，本文對太陽同步軌道衛(wèi)星的重捕地球策略進(jìn)行了評價。收稿日期：2014一04—22；修回日期：2014一05—19作者簡介：陸文文(1982一)，女，工程師。主要從事衛(wèi)星控制系統(tǒng)設(shè)計。1重捕地球技術(shù)方案分析重捕地球模式為所有流程中的一個分支。當(dāng)衛(wèi)星
6、失去對地姿態(tài)時，一般程控將作用于衛(wèi)星上的控制力切除，進(jìn)入安全模式。此時地面判斷衛(wèi)星失效原因，排除故障后進(jìn)入重捕地球模式。姿控分系統(tǒng)設(shè)計主要包含姿態(tài)控制與確定兩部分[2]。本文研究的重捕地球策略采用推力器控制的姿態(tài)控制方法，該法具控制力矩大的優(yōu)勢，一般在衛(wèi)星初始入軌、軌控和失控后的搶救模式中運用。本文研究的三種不同策略為地平儀定姿法、地平儀+太陽敏感器定姿法和星敏感器定姿法。1．1地平儀定姿法地平儀定姿法原理簡單、算法明了，以紅外地平儀作為重捕地球過程中的姿態(tài)基準(zhǔn)。在紅外地平儀掃描軸與基座間，在相對位置處分別裝有磁基準(zhǔn)。每轉(zhuǎn)1圈，磁基準(zhǔn)相遇1次，觸發(fā)一基準(zhǔn)脈沖。地
7、球可看作一紅外熱輻射體，當(dāng)?shù)仄絻x掃描到地球出現(xiàn)第32卷2015年第l期陸文文：基于灰色關(guān)聯(lián)分析的重捕地球策略評價和地球消失的兩個時刻，就產(chǎn)生了掃入和掃出地平脈沖。這兩個脈沖形成了地球方波。地平儀輸出的測量信號為地球方波和磁基準(zhǔn)。計算機處理得到左弦寬和右弦寬。衛(wèi)星失控后自主轉(zhuǎn)人對日定向模式，等待地面救援。通過星載軟件注數(shù)輸入重捕地球指令，系統(tǒng)收到指令后控制衛(wèi)星滾動軸(對日軸)以角速度o．2(。)／s旋轉(zhuǎn)。滾動與俯仰地平儀將出現(xiàn)弦寬(掃過地球)，此時認(rèn)為地平儀可用，即滿足重捕開始的條件。重捕開始后基于滾動、俯仰地平儀姿態(tài)進(jìn)行控制，偏航姿態(tài)慣性保持。判斷捕獲成功標(biāo)志是
8、滾動、俯仰軸姿態(tài)角絕對值
