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申请/专利权人：浙江大学

摘要：本发明公开一种面向运动目标跟踪观测的卫星姿态控制方法，包括：步骤1、构建卫星姿态动力学模型；步骤2、基于跟踪目标在星载相机观测图像上的位置，计算卫星的跟踪姿态约束矩阵；步骤3、基于卫星的跟踪姿态约束矩阵和能量约束函数，构建导航函数；步骤4、基于卫星姿态动力学模型与导航函数，构建用于自适应反步控制器；步骤5、将运动目标信息发送至卫星系统中，当星载相机观测到运动目标时，将配合所述自适应反步控制器对卫星姿态的进行调节，完成运动目标的跟踪拍摄。本发明还公开了一种基于卫星姿态控制方法的装置。本发明提供的方法将导航函数引入自适应反步控制器，对控制力矩和角速度进行约束，实现了对卫星跟踪姿态的稳定控制。

主权项：1.一种面向运动目标跟踪观测的卫星姿态控制方法，其特征在在于，包括：步骤1、构建用于描述卫星姿态的卫星姿态动力学模型；步骤2、基于跟踪目标在星载相机观测图像上的位置，计算卫星的跟踪姿态约束矩阵，具体表达式为： 其中，ρTI表示目标视线轴向量，h表示星载相机的光轴向量，表示3x3单位矩阵；即卫星姿态约束的表达式为：qTAq≥cosθC其中，q表示卫星的姿态四元数，θC表示星载相机的视场角；步骤3、基于卫星的跟踪姿态约束矩阵和能量约束函数，构建用于提供卫星位姿参考值的导航函数，具体过程如下：步骤3.1、根据卫星姿态约束矩阵，建立用于约束参考姿态四元数的姿态约束项： 其中，r表示参考姿态四元数，A表示跟踪姿态约束矩阵；步骤3.2、基于减少姿态控制量，建立用于约束参考姿态四元数的能量约束项： 其中，表示4x4单位矩阵，β为条件系数，q表示卫星的姿态四元数：步骤3.3、将步骤3.1的姿态约束项与步骤3.2的能量约束项，结合获得导航函数；步骤4、基于步骤1的卫星姿态动力学模型与步骤3的导航函数，构建用于输出卫星姿态控制力矩的自适应反步控制器，并引入卫星动力学模型与角速度势函数对输出的卫星姿态控制力矩进行约束，其控制表达式如下： 其中，u表示控制力矩，z1表示一阶反步状态向量，z2表示二阶反步状态向量，表示估计的集中扰动最大值，ω×表示姿态角速度的反对称矩阵，表示卫星惯量矩阵的标称值，ω表示姿态角速度，Φ表示角速度势函数矩阵，χ表示卫星动力学模型的辅助变量，表示预设的正定矩阵，σ＝-k1tanhQz1表示二阶反步状态向量的参数，表示卫星姿态四元数矢量矩阵，qe0表示卫星姿态误差四元数的标量部分，表示卫星姿态误差四元数矢量部分的斜对称矩阵，k1与k2表示大于零的常数，表示3x3单位矩阵，表示卫星姿态误差四元数矢量部分的转置；步骤5、将运动目标信息发送至卫星系统中，当星载相机观测到运动目标时，将配合所述自适应反步控制器对卫星姿态的进行调节，完成运动目标的跟踪拍摄。

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