CN114326656B - 一种卫星无拖拽技术在轨验证方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及卫星探测技术领域，具体而言，涉及一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，通过在位移检测电路实际检测到的位移信号上施加正弦调制信号，来模拟非保守力对卫星造成的扰动，将调制后的合成位移信号送到惯性传感器伺服反馈系统，将实际检测到的位移信号送入微推力器控制系统，通过对比进行无拖曳控制前的位移信号和进行无拖曳控制后的位移信号，实现卫星无拖曳功能有效性的验证。本申请实现了卫星无拖曳功能有效性的验证，解决了卫星无拖曳功能由于外界扰动过小而难以验证的问题，并且整个验证过程通过已有无拖曳控制系统即可完成，避免了给卫星带来额外资源消耗。
Description
技术领域
本申请涉及卫星探测技术领域，具体而言，涉及一种卫星无拖拽技术在轨验证方法。
背景技术
由于大气阻尼、太阳光压、宇宙射线等外部空间环境带来的非保守力的作用，使得卫星平台存在一定的扰动，而在进行高精度对地观测、重力梯度测量或进行空间引力波探测时，需要保证卫星平台的残余扰动力尽可能小。
卫星采用无拖曳控制技术，利用推力器产生推力抵消非保守力对卫星造成的扰动，无拖曳控制技术的原理是，在卫星内部安装惯性传感器，惯性传感器内的检验质量由于不受外部空间环境的作用，可将其认为是一惯性参考基准，惯性传感器采用位移检测电路测量出卫星本体与检验质量之间的相对位移，将其输入送至卫星控制系统，卫星控制系统根据此相对位移控制微推力器产生推力，使得为卫星本体跟随检验质量一起沿测地线运动。
但是由于无拖曳需要消除的扰动力非常小，在不清楚扰动力模型的情况下，难以对卫星无拖曳功能的有效性进行验证。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，在位移检测电路实际检测到的位移信号上施加正弦调制信号，来模拟非保守力对卫星造成的扰动，通过对比进行无拖曳控制前的位移信号和进行无拖曳控制后的位移信号，实现卫星无拖曳功能有效性的验证。
为了实现上述目的，本申请提供了一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，包括如下步骤：步骤1：关闭微推力器，通过位移检测电路检测得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S；步骤2：在相对位移S上施加一个系统测量带宽内的低频正弦调制信号δ，得到合成位移信号Sδ；步骤3：将合成位移信号Sδ传输到惯性传感器伺服反馈系统；步骤4：惯性传感器伺服反馈系统会产生反馈力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S1；步骤5：开启微推力器，将步骤1中得到的检验质量与卫星本体的相对位移信号S传输至卫星控制系统中；步骤6：卫星控制系统根据相对位移信号S控制微推力器产生推力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S2；步骤7：对比相对位移信号S1和相对位移信号S2，获得卫星无拖拽技术验证结果。
进一步的，步骤4中的相对位移信号S1为卫星不进行无拖拽技术产生的位移信号。
进一步的，相对位移信号S1的幅度远大于本底噪声，周期与调制信号δ相同。
进一步的，步骤6中相对位移信号S2为卫星进行无拖拽技术产生的位移信号。
进一步的，步骤7中，若卫星无拖拽技术功能正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号相近；若卫星无拖拽技术功能不正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号不相近。
本发明提供的一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，具有以下有益效果：
本申请在位移检测电路实际检测到的位移信号上施加正弦调制信号，来模拟非保守力对卫星造成的扰动，通过对比进行无拖曳控制前的位移信号和进行无拖曳控制后的位移信号，实现了卫星无拖曳功能有效性的验证，解决了卫星无拖曳功能由于外界扰动过小而难以验证的问题，并且整个验证过程通过已有无拖曳控制系统即可完成，避免了给卫星带来额外资源消耗。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请实施例提供的卫星无拖拽技术控制系统的示意图；
图2是根据本申请实施例提供的卫星无拖拽技术在轨验证方法的流程图；
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，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他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-2所示，本申请提供了一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，包括如下步骤：步骤1：关闭微推力器，通过位移检测电路检测得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S；步骤2：在相对位移S上施加一个系统测量带宽内的低频正弦调制信号δ，得到合成位移信号Sδ；步骤3：将合成位移信号Sδ传输到惯性传感器伺服反馈系统；步骤4：惯性传感器伺服反馈系统会产生反馈力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S1；步骤5：开启微推力器，将步骤1中得到的检验质量与卫星本体的相对位移信号S传输至卫星控制系统中；步骤6：卫星控制系统根据相对位移信号S控制微推力器产生推力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S2；步骤7：对比相对位移信号S1和相对位移信号S2，获得卫星无拖拽技术验证结果。
具体的，本申请实施例通过在位移检测电路实际检测到的位移信号上施加正弦调制信号，来模拟非保守力对卫星造成的扰动，将调制后的合成位移信号送到惯性传感器伺服反馈系统，将实际检测到的位移信号送入微推力器控制系统，通过对比进行无拖曳控制前的位移信号和进行无拖曳控制后的位移信号，实现卫星无拖曳功能有效性的验证。其中，步骤2中施加正弦调制信号δ的过程可以直接在软件内通过运算实现，正弦调制信号δ即可以视为扰动信号；步骤4中惯性传感器伺服反馈系统产生的反馈力会使得检验质量与卫星本体之间产生一个与扰动信号相位相反的位移；步骤5中卫星控制系统能够消除卫星本体与检验质量间的相对位移。步骤2-4中是卫星在不进行无拖拽技术的情况下检测得到相对位移信号S1，步骤5-6中是卫星在进行无拖拽技术的情况下检测得到相对位移信号S2，最后在步骤7中，对相对位移信号S1和相对位移信号S2进行对比判断，从而实现卫星无拖拽技术在轨验证结果。
进一步的，步骤4中的相对位移信号S1为卫星不进行无拖拽技术产生的位移信号。关闭微推力器，卫星不进行无拖拽技术，合成位移信号Sδ会直接传输到惯性传感器伺服反馈系统。
进一步的，相对位移信号S1的幅度远大于本底噪声，周期与调制信号δ相同。卫星不进行无拖拽技术，则相对位移信号S1的幅度会远大于本底噪声的幅度。
进一步的，步骤6中相对位移信号S2为卫星进行无拖拽技术产生的位移信号。开启微推力器，卫星进行无拖拽技术，相对位移信号S会传输至卫星控制系统。
进一步的，步骤7中，若卫星无拖拽技术功能正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号相近；若卫星无拖拽技术功能不正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号不相近。通过相对位移信号S2幅度与本底噪声信号幅度的关系，可以判断卫星无拖拽技术是否正常，若卫星无拖曳技术功能正常，在进行无拖曳控制时，可观察到相对位移信号S2是一个接近本底噪声的信号，若卫星无拖曳技术功能不正常，则相对位移信号S2不是一个接近本底噪声的信号。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种卫星无拖拽技术在轨验证方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：关闭微推力器，通过位移检测电路检测得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S；
步骤2：在相对位移S上施加一个系统测量带宽内的低频正弦调制信号δ，得到合成位移信号Sδ；
步骤3：将合成位移信号Sδ传输到惯性传感器伺服反馈系统；
步骤4：惯性传感器伺服反馈系统会产生反馈力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S1；
步骤5：开启微推力器，将步骤1中得到的检验质量与卫星本体的相对位移信号S传输至卫星控制系统中；
步骤6：卫星控制系统根据相对位移信号S控制微推力器产生推力，此时再次检测，得到检验质量与卫星本体的相对位移信号S2；
步骤7：对比相对位移信号S1和相对位移信号S2，获得卫星无拖拽技术验证结果；若卫星无拖拽技术功能正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号相近；若卫星无拖拽技术功能不正常，则相对位移信号S2的幅度与本底噪声信号不相近。
2.如权利要求1所述的卫星无拖拽技术在轨验证方法，其特征在于，步骤4中的相对位移信号S1为卫星不进行无拖拽技术产生的位移信号。
3.如权利要求2所述的星无拖拽技术在轨验证方法，其特征在于，所述相对位移信号S1的幅度远大于本底噪声，周期与调制信号δ相同。
4.如权利要求3所述的卫星无拖拽技术在轨验证方法，其特征在于，步骤6中相对位移信号S2为卫星进行无拖拽技术产生的位移信号。
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