中国科学院微小卫星创新研究院;上海微小卫星工程中心夏喜旺获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学院微小卫星创新研究院;上海微小卫星工程中心申请的专利航天器的高精度磁控对日指向控制系统及方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116215886B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-09发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310109676.3,技术领域涉及:B64G1/24;该发明授权航天器的高精度磁控对日指向控制系统及方法是由夏喜旺;张永合;蒋峻;李东;阳应权;许诺设计研发完成,并于2023-02-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本航天器的高精度磁控对日指向控制系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种航天器的高精度磁控对日指向控制系统及控制方法。系统包括:太阳敏感器、磁强计、姿态控制模块和磁力矩器。所述太阳敏感器用于测量单位太阳矢量。所述磁强计用于测量当前地磁场矢量。所述姿态控制模块用于根据单位太阳矢量和当前地磁场矢量并通过控制方法计算出磁力矩器的期望输出磁矩指令。所述磁力矩器执行所述期望输出磁矩指令,从而实现高精度对日指向控制。本发明提出一种新的高效且高精度的磁控对日指向控制算法,可实现太阳帆板全天域、全状态的磁控高精度对日指向控制。
本发明授权航天器的高精度磁控对日指向控制系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种航天器的高精度磁控对日指向控制系统,其特征在于,包括: 太阳敏感器,所述太阳敏感器用于测量单位太阳矢量; 磁强计,所述磁强计用于测量当前地磁场矢量; 姿态控制模块,所述姿态控制模块用于根据单位太阳矢量和当前地磁场矢量并通过控制方法计算出磁力矩器的期望输出磁矩,并向磁力矩器发送期望输出磁矩指令; 磁力矩器,所述磁力矩器执行所述期望输出磁矩指令,从而实现高精度对日指向控制; 所述控制方法包括步骤1~步骤7: 步骤1、确定太阳角: 根据太阳敏感器输出可确定出单位太阳矢量Sb,如公式1所示,根据太阳帆板法向单位矢量VS和Sb可以确定出相应的太阳角ε: ε=arccosVS·Sb1 上式中,ε为太阳角,其单位为弧度,Sb为当前测得的太阳矢量,矢量VS和Sb均在卫星体坐标系下描述; 步骤2、确定用于太阳角抑制的期望控制力矩MC_exp,如公式2所示: 上式中,Sb -为上一拍的太阳矢量;k10和k20分别为太阳角控制项及阻尼项对应的控制系数;sgn·为取符号函数; 步骤3、确定对应于MC_exp的磁矩单位矢量,如公式3所示: 上式中,Bb为当前测得的地磁场矢量; 步骤4、判断太阳角的大小: 若太阳角ε满足π≥ε≥π3时,太阳角需要快速减小,此时须执行步骤5; 而若0≤ε<π3时,太阳角须进行精确控制,此时须执行步骤6; 步骤5、确定太阳角快速控制对应的磁力矩器期望输出磁矩m1,如公式4所示: 上式中,Pmax为磁力矩器所能输出的最大磁矩,Bb和Bb -分别为当前拍和上一拍的地磁场矢量,k1和k2分别为太阳角控制项及阻尼项对应的控制系数; 步骤6、确定太阳角精确控制对应的磁力矩器期望输出磁矩m2,如公式5所示: 上式中,k3和k4分别为太阳角控制项及阻尼项对应的控制系数,为当前拍地磁场变化率矢量,的计算公式为ΔT为磁强计采样周期; 步骤7、根据期望输出磁矩m1或m2,向磁力矩器发送期望输出磁矩指令。
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