CN112066943A - 一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法及装置，该方法包括：在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。本申请有利于计算出更精确的转角和指向，同时有利于实现电推进系统在轨自主运行与控制。

Description

一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法及装置

技术领域

本申请涉及航天器设计技术领域，尤其涉及一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法及装置。

背景技术

电推进系统由于其比冲高的特点，能够极大的提升卫星载干比，因而在高轨长寿命卫星上获得了越来越多的应用。为了扩宽电推进的应用场景，通常会为电推力器配置矢量调节机构，从而实现推力器在轨推力方向调节，使得电推进的应用更灵活。通常推力器在轨推力方向调节的过程为：首先根据实际需求计算出矢量调节机构的转动角度，然后，根据转动角度转动矢量调节机构，进而实现推力器在轨推力方向调节。因此，矢量调节机构转动角度计算是推力器在轨推力方向调节中一个重要环节。

目前，常见的矢量调节机构转动角度计算过程为：根据输入的目标点的坐标信息，按照简单的几何理论模型计算并输出矢量调节机构的转动角度。对于配备了双轴矢量调节机构的卫星来说(参见图1)，输入的坐标信息与输出的转动角度间具有较复杂的几何变换关系，且其空间几何关系受到安装误差、转角控制误差等多种因素的影响。按照简单的几何理论模型进行转角计算，会得到误差较大的结果。如何快速的计算出矢量调节机构的转动角度，并将误差因素引入计算过程，既有利于获得更精确的转角和指向，同时有利于实现电推进系统在轨自主运行与控制，因而具有重要的工程意义。

发明内容

本申请解决的技术问题是：针对现有技术中计算得到的矢量调节转动机构转动角度的精度较低的问题，本申请提供了一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法及装置，本申请实施例所提供的方案中，对于配备双轴矢量调节机构的卫星，即矢量调节机构包括上轴和下轴，在计算矢量调节机构转动角度的过程中，通过将目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息作为输入信息，然后，根据目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到上轴转动角度，再根据上轴转动角度、目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到下轴转动角度，即在上轴和下轴转动角计算过程中引入安装误差、转角控制误差等多种因素，不仅有利于获得更精确的转角和指向，同时有利于实现电推进系统在轨自主运行与控制。

第一方面，本申请实施例提供一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法，该方法包括：

在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；

根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；

根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

本申请实施例所提供的方案中，对于配备双轴矢量调节机构的卫星，即矢量调节机构包括上轴和下轴，在计算矢量调节机构转动角度的过程中，通过将目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息作为输入信息，然后，根据目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到上轴转动角度，再根据上轴转动角度、目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到下轴转动角度，即在上轴和下轴转动角计算过程中引入安装误差、转角控制误差等多种因素，不仅有利于获得更精确的转角和指向，同时有利于实现电推进系统在轨自主运行与控制。

可选地，在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r，y_r，z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1，0，z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0，y_p2，z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt，y_pt，0]^T。

可选地，根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度，包括：

建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；

根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；

根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

可选地，根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度，包括：

通过如下公式计算所述上轴的转动角度：

x_pt-x_p1＝cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)

其中，x_pt-x_p1表示Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标；cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)表示Oyt坐标系中所述推力器矢量的x轴坐标。

可选地，根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度，包括：

根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；

确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

可选地，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角，包括：

通过如下公式计算所述下轴转动角度：

l_ryz＝sinθ_e*(x_r-x_p1)+cosθ_e*(z_r-z_p1)

其中，y_pt-y_p2表示所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标；

表示所述目标点在Oxt坐标系中y轴坐标；l_ryz表示所述目标点在Oyt坐标系中z轴坐标。

第二方面，本申请实施例提供了一种矢量调节转动机构转动角度的计算装置，该装置包括：

确定单元，用于在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；

第一计算单元，用于根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；

第二计算单元，用于根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

可选地，所述确定单元，具体用于：

在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r，y_r，z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1，0，z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0，y_p2，z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt，y_pt，0]^T。

可选地，所述第一计算单元，具体用于：

建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；

根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；

根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

可选地，所述第一计算单元，具体用于：

通过如下公式计算所述上轴的转动角度：

x_pt-x_p1＝cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)

其中，x_pt-x_p1表示Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标；cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)表示Oyt坐标系中所述推力器矢量的x轴坐标。

可选地，所述第二计算单元，具体用于：

根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；

确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

可选地，所述第二计算单元，具体用于：

通过如下公式计算所述下轴转动角度：

其中，y_pt-y_p2表示所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标；

表示所述目标点在Oxt坐标系中y轴坐标；l_ryz表示所述目标点在Oyt坐标系中z轴坐标。

附图说明

图1为本申请实施例所提供的一种传统的矢量调节机构上下轴与推力器的空间几何关系示意图；

图2为本申请实施例所提供的一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法的流程示意图；

图3为本申请实施例所提供的一种矢量调节机构上下轴与推力器的空间几何关系示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种Oyt坐标系的结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的一种Oxt坐标系的结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的一种矢量调节转动机构转动角度的计算装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的方案中，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合说明书附图对本申请实施例所提供的一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法做进一步详细的说明，该方法具体实现方式可以包括以下步骤(方法流程如图2所示)：

步骤201，在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息。

在一种可能实现的方式中，在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r，y_r，z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1，0，z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0，y_p2，z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt，y_pt，0]^T。

例如，参见图3，表示本申请实施例提供的一种矢量调节机构上下轴与推力器的空间几何关系图。在图3中，目标点可以为卫星坐标系质心，其坐标[x_r，y_r，z_r]^T为[-16.42mm，-68.1mm，2352.81mm]^T，上轴R_y所穿过点[x_p1，0，z_p1]^T为[501mm，Omm，-10.6mm]^T，下轴R_x所穿过点[0，y_p2，z_p2]^T为[0mm，1637.4mm，-114.6mm]^T，推力器所穿过卫星坐标系中的点[x_pt，y_pt，0]^T为[450mm，-1400mm，0mm]^T。

步骤202，根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度。

在本申请实施例所提供的方案中，推力器矢量可以经过目标点，需要满足如下原则：上轴转动后，推力器矢量与目标点构成的平面与下轴垂直；这样就可以使得下次下轴转动后，推力器矢量可以经过目标点。因此，在上述原则基础上，根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度。具体的，计算上轴的转动角度的方式有多种，下面以一种较佳的方式为例进行说明。

在一种可能实现的方式中，根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度，包括：建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，Oyt坐标系的原点为上轴与卫星坐标系xoz平面的交点，y轴与上轴始终重合，z轴在转动角位于定义的0位时平行于卫星坐标系的z轴，并随上轴的转动而同步转动；Oyt坐标系的x轴按右手定则确定。

在一种可能实现的方式中，根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度，包括：

通过如下公式计算所述上轴的转动角度：

其中，x_pt-x_p1表示Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标；cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)表示Oyt坐标系中所述推力器矢量的x轴坐标。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，参见图4，根据空间变换关系，建立上轴的随动坐标系Oyt，根据卫星坐标系与Oyt坐标系之间的变换关系以及目标点的位置信息易知，若绕上轴转动θ_e后，目标点在Oyt内的x坐标为cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)，而推力矢量的x坐标为x_pt-x_p1，为了使得推力器矢量可以经过目标点，需要满足两者x坐标相等。

在两者x坐标相等条件下，两者x坐标满足如下公式：

x_pt-x_p1＝cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)

进一步，根据上述公式、目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算上轴的转动角度θ_e，由于θ_e不超过±90°，即可解出唯一的θ_e，例如，目标点为卫星坐标系质心时，θ_e＝-11.141°。

步骤203，根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

在一种可能实现的方式中，根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度，包括：根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

具体的，在本申请实施例所提供的方案中，Oxt坐标系的原点位于下轴上，具体位置不影响计算，x轴与下轴始终重合；z轴在上轴转动角为0位且下轴转动角位于定义的0位时平行卫星坐标系的z轴，并随着上轴和下轴的转动而转动(始终与推力器矢量保持平行)，并始终垂直于下轴；y轴按右手定则确定。

在一种可能实现的方式中，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角，包括：

通过如下公式计算所述下轴转动角度：

l_ryz＝sinθ_e*(x_r-x_p1)+cosθ_e*(z_r-z_p1)

其中，y_pt-y_p2表示所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标；

表示所述目标点在Oxt坐标系中y轴坐标；l_ryz表示所述目标点在Oyt坐标系中z轴坐标。

具体的，在求解出上轴的转动角度θ_e后，绕下轴转动前，在Oyt坐标系内计算得到目标点的y坐标为(y_r-y_p2)，z坐标为l_ryz＝sinθ_e*(x_r-x_p1)+cosθ_e*(z_r-z_p1)；然后，参见图5，根据空间变换关系，建立下轴的随动坐标系Oxt，根据卫星坐标系与Oxt坐标系之间的变换关系以及目标点的位置信息易知，绕下轴转动

后，目标点在Oxt坐标系内的y坐标为

而推力器矢量的y坐标y_pt-y_p2，为了使得推力器矢量可以经过目标点，需要满足两者y坐标相等。

在两者y坐标相等条件下，两者y坐标满足如下公式：

进一步，根据上述公式、目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息、推力器矢量的空间信息以及上轴的转动角度θ_e计算得到下轴的转动角度

由于

不超过±90°，即可解出唯一的

例如，目标点为卫星坐标系质心时，

本申请实施例所提供的方案中，对于配备双轴矢量调节机构的卫星，即矢量调节机构包括上轴和下轴，在计算矢量调节机构转动角度的过程中，通过将目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息作为输入信息，然后，根据目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到上轴转动角度，再根据上轴转动角度、目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息计算得到下轴转动角度，即在上轴和下轴转动角计算过程中引入安装误差、转角控制误差等多种因素，不仅有利于获得更精确的转角和指向，同时有利于实现电推进系统在轨自主运行与控制。

基于与上述图2所示的方法相同的发明构思，本申请实施例提供了一种矢量调节转动机构转动角度的计算装置，参见图6，该装置包括：

确定单元601，用于在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；

第一计算单元602，用于根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；

第二计算单元603，用于根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

可选地，所述确定单元601，具体用于：

在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r，y_r，z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1，0，z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0，y_p2，z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt，y_pt，0]^T。

可选地，所述第一计算单元602，具体用于：

建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；

根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；

根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

可选地，所述第一计算单元602，具体用于：

通过如下公式计算所述上轴的转动角度：

x_pt-x_p1＝cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)

其中，x_pt-x_p1表示Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标；cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)表示Oyt坐标系中所述推力器矢量的x轴坐标。

可选地，所述第二计算单元603，具体用于：

根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；

确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

可选地，所述第二计算单元603，具体用于：

通过如下公式计算所述下轴转动角度：

l_ryz＝sinθ_e*(x_r-x_p1)+cosθ_e*(z_r-z_p1)

其中，y_pt-y_p2表示所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标；

表示所述目标点在Oxt坐标系中y轴坐标；l_ryz表示所述目标点在Oyt坐标系中z轴坐标。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种矢量调节转动机构转动角度的计算方法，其特征在于，包括：

在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；

根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；

根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r,y_r,z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1,0,z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0,y_p2,z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt,y_pt,0]^T。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度，包括：

建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；

根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；

根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度，包括：

通过如下公式计算所述上轴的转动角度：

x_pt-x_p1＝cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)

其中，x_pt-x_p1表示Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标；cosθ_e*(x_r-x_p1)-sinθ_e*(z_r-z_p1)表示Oyt坐标系中所述推力器矢量的x轴坐标。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度，包括：

根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；

确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角，包括：

通过如下公式计算所述下轴转动角度：

l_ryz＝sinθ_e*(x_r-x_p1)+cosθ_e*(z_r-z_p1)

其中，y_pt-y_p2表示所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标；

表示所述目标点在Oxt坐标系中y轴坐标；l_ryz表示所述目标点在Oyt坐标系中z轴坐标。

7.一种矢量调节转动机构转动角度的计算装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于在卫星坐标系下，确定目标点的位置信息、矢量调节转动机构中转动轴的安装信息以及推力器矢量的空间信息，其中，所述安装信息包括上轴的安装信息和下轴的安装信息；

第一计算单元，用于根据所述位置信息、所述安装信息以及所述空间信息计算所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时所述上轴的转动角度；

第二计算单元，用于根据所述位置信息、所述安装信息、所述空间信息以及所述上轴的转动角度计算所述推力器对应的矢量穿过所述目标点时所述下轴的转动角度。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

在所述卫星坐标系中，所述目标点的位置信息表示为[x_r,y_r,z_r]^T；

所述上轴的安装信息包括：所述上轴与所述卫星坐标系中y轴平行，且穿过点[x_p1,0,z_p1]^T，所述上轴转动的角度定义为θ_e，θ_e∈(-90°，+90°)；

所述下轴的安装信息包括：所述下轴的空间位置随所述上轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位时，所述下轴与所述卫星坐标系x轴平行，且所述下轴穿过点[0,y_p2,z_p2]^T，所述下轴转动的角度定义为

所述推力器推力矢量的空间信息包括：所述推力器矢量的空间指向随所述下轴的转动而转动，当θ_e位于预设的0位且

也位于预设的0位时，所述推力器矢量平行于卫星坐标系z轴，且穿过卫星坐标系中的点[x_pt,y_pt,0]^T。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算单元，具体用于：

建立所述上轴绕动的随动坐标系Oyt；

根据预设的坐标变换关系，确定所述推力器对应的矢量和所述目标点组成的平面与所述下轴垂直时，Oyt坐标系中所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标；

根据所述目标点的x轴坐标以及所述推力器矢量的x轴坐标计算所述上轴的转动角度。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第二计算单元，具体用于：

根据所述上轴的转动角度计算所述目标点在所述Oyt坐标系中y轴坐标以及z轴坐标，建立所述下轴绕动的随动坐标系Oxt；

确定所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标，根据所述目标点在Oyt坐标系中y轴坐标、z轴坐标以及所述目标点在所述Oxt坐标系中y轴坐标计算所述下轴转动角。

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