GJB 中华人民共和国国家军用标准 FL 1640 GJB 6371-2008 航天测量船卫星姿态遥测确定方法 Satellite attitude telemetering determination method of spacetrackingand controllingvessel 2008-03-30发布 2008-06-01实施 中国人民解放军总装备部批准 GJB 63712008 目 次 前言 .II 范围. 2 引用文件 符号. 姿态确定目的及数据源选取原则 4 2 4.1 姿态确定目的 数据源选取原则 4.2 星箭分离时刻卫星初始姿态计算方法 5 5.1 自旋卫星星箭分离时刻初始姿态计算 三轴稳定卫星星箭分离时刻初始姿态计算· 5.2 · 3 5.3 星箭分离时的轨道根数确定卫星初始姿态 卫星飞行姿态计算方法· 6 6.1 几何定姿计算· 6.2 用卡尔曼滤波计算姿态 *12 附录A(规范性附录) 计算角度数据· ***15 附录B(规范性附录) 矩阵元素具体值· GJB 6371-2008 前 #創言 本标准的附录A、附录B是规范性附录。 本标准由中国人民解放军总装备部司令部提出。 本标准起草单位：中国人民解放军第二十三试验训练基地。 本标准主要起草人：王玉祥、王 恒、周志杰、金 利、李 凌。 II GJB 63712008 航天测量船卫星姿态遥测确定方法 1范围 本标准规定了航天测量船遥测数据确定卫星姿态的计算方法。 本标准适用于测量船计算三轴稳定卫星及风云二号自旋稳定卫星姿态方法。 2 引用文件 下列文件中的有关条款通过引用而成为本标准的条款。凡注日期或版次的引用文件，其后的任何修 改单（不包含勘误的内容)或修订版本都不适用于本标准，但提倡使用本标准的各方探讨使用其最新版本 的可能性。凡不注日期或版次的引用文件，其最新版本适用于本部分。 GJB 1028-1990 卫星坐标系 GJB 22501994 航天测控系统坐标系 3 符号 P(P, Py,P) 卫星自旋轴矢量及其在J2000.0历元惯性坐标系（见GJB2250-1994航天测控系 统坐标系)各坐标轴的投影； S(Sx, Sy, S,)- 测量时刻的太阳矢量及其在J2000.0历元惯性坐标系各坐标轴的投影； E(Ex, Ey, Ez)- 测量测时刻的地球失量及其在J2000.0历元惯性坐标系各坐标轴的投影； 即自旋稳定卫星上安装的地球敏感器扫出地球时的矢量； 0s- 太阳角，1 P与S的夹角； 地球角， P与E的夹角； Λ.se 两面角，PS平面与PE平面的夹角； se S与E的夹角： P在J2000.0历元惯性坐标系的赤经，范围（0°～360")； α 在J2000.0历元惯性坐标系的赤纬，范围（－90°～90°)； Yi- 箭体Y轴与卫星本体坐标系一Z轴方向一致； 北红外弦宽，（)； ON s 南红外弦宽，（")； KN 北地中相移修正系数1，（/s)； KN 北地中相移修正系数2； BNh 太1至北红外相位角，（)； 401 太1超前角，（)； 4omo 北地中延时角（采用每分钟50转、弦宽14°时的值），（)； KS- 南地中相移修正系数1，（°/s)； KS 南地中相移修正系数2； Bsh 太1至南红外相位角，（")； 4omo 南地中延时角（采用每分钟50转、弦宽14°时的值），（)； 南红外探头安装角，（")； y's 北红外探头安装角，（)； N 圆周率。 1 GJB 63712008 4 姿态确定目的及数据源选取原则 4.1姿态确定目的 4.1.1 用火箭遥测数据确定星箭分离时刻卫星姿态 在星箭分离前和分离时，航天测量船应获取火箭遥测数据，达到： a）实时确定星箭分离前火箭的姿态； b) 确定星箭分离时的火箭姿态即星箭分离时卫星初始姿态。 4.1.2 用卫星遥测数据确定卫星姿态 在星箭分离后，航天测量船应获取卫星遥测数据，达到： a) 实时监视卫星飞行姿态； b) 提供卫星姿态控制依据。 4.2 数据源选取原则 数据源的选取原则如下： a) 计算星箭分离时刻的卫星初始姿态时，选取火箭调姿至星箭分离时的实测姿态角的平均值 b) 实时监视火箭调姿过程时，选取调姿段数据： 运行段卫星姿态计算时，可任选一个基准姿态脉冲周期的实测值； c) (P 数据源选取的限制条件见附录A.2。 5 星箭分离时刻卫星初始姿态计算方法 5.1 自旋卫星星箭分离时刻初始姿态计算 5.1.1 星箭分离时刻俯仰角和偏航角 俯仰角和偏航角按公式(1)计算： =0+40 ... (1) y=Vo+4y 式中： @一—俯仰角，（)； 偏航角，（)； o一一星箭分离时刻理论俯仰程序角，（")； A一一俯仰偏差角的实测值，（")； Vo- 星箭分离时刻理论偏航程序角，（ (°) : 4W一一偏航偏差角的实测值，（）。 5.1.2 发射惯性坐标系卫星的初始姿态 发射惯性坐标系（见GJB2250-1994)下卫星初始姿态矢量按公式(2)计算： [cosycos P = cosysing siny 式中： P——发射惯性坐标系下卫星初始姿态矢量； @一一俯仰角，（")； 一—偏航角，（)。 5.1.3 发射惯性系到J2000.0历元惯性坐标系的转换矩阵 发射惯性坐标系到J2000.0历元惯性坐标系的转换矩阵按公式（3)计算： 2 GJB6371-2008 [Bi1 B12 B13 B=B21 B22 B23 [B31 B32 B33 式中： B- 一发射惯性坐标系到J2000.0历元惯性坐标系的转换矩阵； Br=sinSosinAr—cosSo sinBrcosAr Br2 = cos So cos Br ; Bi = sin So cos Ar+ cos So sin Br sin Ar : B21 = cos So sin A sin So sin Br cos Ar : B22 = sin So cos Br : B23 = cos S。 cos Ar+ sin So sin B sin Ar : B31 = cos Br cos Ar : B32 = sin Br : B33 = cosB sin Ar 。 其中： 一发射时刻发射点地方平恒星时，（")； So 发射方向大地方位角，（")； Be 发射点大地纬度，（°）。 5.1.4 J2000.0历元惯性坐标系下卫星的初始姿态量 J2000.0历元惯性坐标系下卫星的初始姿态矢量按公式（4)计算： P=(P, Py, P)=BP · (4) 式中： P J2000.0历元惯性坐标系下卫星的初始姿态矢量，Px，P，P为P的三个分量。 5.1.5卫星的初始姿态 卫星的赤经和赤纬按公式(5)计算： 90° P =0, P>0 270° Px = 0, P,<0 α= tg-l(P / P) P>0, P,≥0 * (5) tg-l(P, / P)+360° P>0, P<0 [tg(P, / P )+180° P<0 S= sin-I Pz 5.2三轴稳定卫星星箭分离时刻初始姿态计算 5.2.1星箭分离时刻火箭俯仰角、偏航角和滚动角 星箭分离时刻俯仰角和偏航角计算方法同公式（1)，滚动角按公式（6)计算： =%+4. 式中： 滚动角，（°）； 星箭分离时刻理论滚动程序角，（)； yo 4一滚动偏差角的实测值，（）。 5.2.2 箭体Y轴在地心第二赤道坐标系中的失量 地心第二赤道坐标系（见GJB1028-1990)的X轴指向发射时刻的首子午线和赤道的交点。箭体Yi 轴在地心惯性系中的矢量(Xp，Yp，Zp)T按公式(7)计算： 3 GJB 63712008 [XD [o] Yp =AApBΦYTi [ZD [o] 式中： [cos sinAr 0 o; 4= sinZr cosr [ sin Br cos Br 07 i1: = dg 0 [ cos Br sin Br [cos Ar 0 sin Ar Ar = 0 1 0 [ sin Ar 0 cos Ar [coso sin 07 Φ= sin p cosp :0 1J 0 [cosy 0 sin y 甲= : [ sin y 0 cos [1 0 0 r=0 cOs sin Lo sin cos 其中： 发射点大地经度，（")； Br 发射点大地纬度，（)； Ar 发射方向大地方位角，（")； 俯仰角，（）； 偏航角，（")； 一滚动角，（)。 5.2.3 卫星一Z轴在地心第二赤道坐标系的经纬度 星箭分离时刻卫星姿态参数定义为卫星一Z轴指向，用地心第二赤道坐标系中的经度和纬度来表 示。此时，地心第二赤道坐标系的X轴指向星箭分离时刻的首子午线和赤道的交点。地心第二赤道坐 标系的经纬度按公式(8)计算： o-(x/) Xp>0 2z = [tg-(Yp /Xp)-0fr+180° XD<0...... B-z = sin-l(Zp) 式中： 卫星一Z轴在地心第二赤道坐标系内的经度，范围(0°～360°)； 2z 地球自转角速度，=0.004178074(/s)； 星箭分离时刻相对时，S B2 卫星一Z轴在地心第二赤道坐标系内的纬度，范围（-90°～90)。 5.2.4 三轴太阳角 三轴太阳角按公式(9)计算： s = cos- [sin BzsinB, + cos B-z cos B, cos(2-, ,)] .... 式中： 三轴太阳角，卫星一Z轴与太阳矢量的夹角，范围(0°～180°)； 4