敏捷卫星宽幅动态成像姿态调整技术研究

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1、第22卷第4期航天器工程V01．22No．42013年8月SPACECRAFTENGINEERING17敏捷卫星宽幅动态成像姿态调整技术研究黄群东杨芳赵键(航天东方红卫星有限公司，北京100094)摘要针对敏捷卫星在三轴姿态机动过程中“动中拍”的成像任务，分析了推扫条带与星下点轨迹成90。夹角的宽幅动态成像模式，提出了这种成像模式下的姿态调整技术。数值仿真分析了该成像模式对姿态控制精度的要求，并通过卫星工具包(STK)仿真验证了数学模型的正确性。数值仿真结果表明：在10Hz的控制周期下，姿态角的控制精度需求是0．01。，角加速度的控制精度为0．003O～O．0001o)s2。针对上述指标要求

2、，提出采用小角度内分段匀角速度进行控制的宽幅动态成像姿态调整方法。关键词敏捷卫星；动态成像；宽幅成像；姿态控制中图分类号：V19文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2013．04．004ResearchonAttitudeGuidanceTechnoloforAgileSatelliteWideRegionalDynamicImagingHUANGQundongYANGFangZHAOJian(DFHSatelliteCo．Ltd，Beijing100094，China)Abstract：Theagilesatellitewiththedynamicima

3、gingtechnologycanrealizeimageacquisitionswhenthesatelliteisinthethree—axisattitudemaneuverprocess．Inthispaper，thewideregionaldynamicimagingmodeisanalyzedwhentheanglebetweenthesatellitegroundtrackandthepush—broomstripis90。，andtheattitudeguidancetechnologyisdiscussedforthecross—trackac—quisitionsimag

4、ingmodeofthedynamicimagingmissions．Theattitudecontrolaccuracyforthatimagingmodeisanalyzedbythenumericalsimulation，andthemathematicalmodelisvalidatedbythesimulationofSTK．Numericalsimulationresultsshowthattheattitudeanglecontrolprecisionmustreach0．01。，theattitudeangularaccelerationcontrolprecisionmus

5、tbe0．0030～O．0001o)／s2．Accordingtotheaboverequirements，itisconsideredthattheattitudeangleshouldbecontrolledbytheuniformangularvelocityinsectionsatsmallangle．Keywords：agilesatellite；dynamicimaging；wideregionalimaging；attitudecontrol1引言敏捷卫星的动态成像技术，是指卫星在三轴姿态机动中开启相机进行“动中拍”成像，并在成像过程中实时调整光轴对地指向，从而实现姿态对地指向

6、不断变化的成像方式。法国昴宿星一HR(Pleia—des—HR)L11卫星在沿轨道运行时，通过对姿态的调整实现“动中拍”成像任务。卫星在侧摆机动的同时，通过控制姿态的俯仰角来补偿轨道运动在地表的牵连速度，从而实现单圈过境内的宽幅区域成像。Pleiades—HR卫星采用上述成像方式，可以实现收稿日期：2012—08一Ol：修回日期：2013—05—17作者简介：黄群东(1986一)，男，硕士，研究方向为航天器总体设计。Email：bingdon9168@163．com。18航天器工程22卷350kmX20km的幅宽[2]，对东西方向的覆盖区域达到了350km，在提高幅宽的同时能够保证0．7m的

7、全色分辨率，较现有卫星的多条带拼接成像具有一定的优势。对于敏捷卫星的“动中拍”成像模式，文献E3]对动态成像模式进行了设计，从相机角度考虑了动态遥感过程中的技术指标，但是并未从卫星平台控制角度考虑机动过程中的姿态调整技术。文献E4]提出敏捷卫星的动态扫描成像模式，指出该成像模式对非沿轨迹方向的狭长地物目标(如海岸线)具有很好的时效性，但没有对动态扫描成像模式的姿态运动学规律进行深入研究。在姿态调整方法上，现有