【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于衛星激光通信，具體地，涉及星間激光通信姿態偏差補償量計算方法及系統。更具體是星間激光通信抵消姿態偏差的一種補償量計算方法。
技術介紹
1、隨著衛星觀測能力不斷增強，高時間分辨率、高空間分辨率與高光譜分辨率的遙感技術得到廣泛應用。衛星遙感產生海量數據傳輸和下傳的需求，而單顆衛星僅依靠微波和中繼終端數傳通信的工作模式，難以滿足日益增長的業務需要。因此，基于多顆衛星進行星間激光通信傳輸和激光下傳海量遙感數據已成為未來發展的必然趨勢。
2、相較于傳統的衛星微波通信，衛星激光通信作為新型的通信方式具有傳輸率高，通信容量大，體積小，重量輕及保密性高等諸多優勢，但是，激光終端的指向偏差制約了衛星激光通信工程應用和發展。
3、目前，現有技術難以解決由衛星姿態偏差造成激光通信無法建鏈的難題。
4、專利文獻cn104954069a公開了一種基于信號光的衛星激光通信捕獲方法，該方案采用捕獲與跟蹤機構對信號光束進行雙端螺旋掃描方式，完成瞄準、捕獲及跟蹤全過程，使得leo和geo衛星的捕獲探測器上均探測到對方光斑，且光斑位置穩定保持在雙方捕獲探測器中心，由跟蹤轉向通信。該方法前提是建立在探測的對方光斑為基礎，無法解決跟蹤機構指向偏差問題。
5、專利文獻cn106533562a公開了一種空間多用戶多制式衛星激光通信系統和方法，提供了一種空間多用戶多制式衛星激光通信系統和方法，該系統，包括精瞄偏轉控制鏡和粗瞄偏轉控制鏡，方法中提到系統設計了粗瞄控制鏡和精瞄控制鏡，但為考慮衛星姿態角度偏差帶來控制鏡
6、專利文獻cn102142899a公開了一種衛星激光通信復合跟瞄振動抑制裝置及控制方法，該方案對隨機產生抖動信號通過相應的開關觸發精跟瞄系統進行補償跟瞄，或觸發粗跟瞄系統和精跟瞄系統組成的復合系統進行補償跟瞄，實現了粗跟瞄系統和精跟瞄系統的分時跟瞄補償，提高了跟瞄效率，但僅能消除星體結構微振動影響，對衛星姿態偏差帶來的激光指向偏差沒有進行計算和補償。
7、文獻《衛星星間激光通信粗跟蹤轉臺控制系統》王文杰等，光學精密工程2021第29卷第12期。以永磁同步電動機為控制對象建立跟蹤系統的三環控制模型，提出一種自適應增益控制，控制調節時間由100ms縮短到70ms，穩態精度保持在±2.247μrad，為高精度姿態補償抵消姿態偏差工程實現，提供了星間激光通信跟蹤控制理論基礎。
8、文獻《降低隨機振動對衛星激光通信光纖耦合影響的補償算法》趙卓等，光通信技術2020年第12期。針對空間光-單模光纖的耦合接收過程易受衛星平臺振動、對準誤差因素的影響，采用章動算法和spgd算法，在最優參數使其收斂速度和耦合效率達到各自的最佳值，但是補償算法里未考慮衛星姿態偏差影響。
技術實現思路
1、針對現有技術中的缺陷，本專利技術的目的是提供一種星間激光通信姿態偏差補償量計算方法及系統。
2、根據本專利技術提供的一種星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，包括：判斷數據類型；所述數據類型包括：姿控管理單元數據、陀螺數據、當前姿態；
3、結果為姿控管理單元數據，則進入管理單元數據姿態角計算流程；
4、結果為陀螺數據，則進入陀螺數據姿態角計算流程；
5、結果為當前姿態，則令當前姿態為姿態補償量；
6、結果不為上述三種情況，則令姿態補償輸出為零。
7、優選地，根據狀態標志xz_select判斷數據類型；
8、判斷xz_select是否為“aa”、“55”或“a6”，結果為是，xz_select＝“aa”，則數據類型為姿控管理單元數據；xz_select＝“55”，則數據類型為陀螺數據；xz_select＝“a6”，則數據類型為當前姿態；
9、判斷xz_select是否為“aa”、“55”或“a6”，結果為否，則令姿態補償輸出為零；
10、所述姿態補償輸出為零，表達式為：
11、qib_qin_a7_out＝[1；0；0；0]
12、其中，qib_qin_a7_out表示當前姿態補償量；
13、所述姿控管理單元數據，包括：姿態四元數qib、本體軸姿態角速度w；
14、所述陀螺數據，包括：角度增量fai、積分時間t與角速增量當量；
15、所述管理單元數據姿態角計算流程，包括：
16、步驟a1：采集姿態四元數qib、本體軸姿態角速度w；
17、步驟a2：歸一化所述姿態四元數qib，進而根據所述本體軸姿態角速度w，得出當前排拍姿態的變化四元數；
18、步驟a3：根據所述變化四元數，計算姿態補償量；
19、在所述步驟a2中，所述變化四元數的數學表達式為：
20、
21、其中，q0表示輸入的姿態四元數qib；表示姿控管理單元姿態角速度w矩陣；dq表示變化的四元數；
22、在所述步驟a3中，所述姿態補償量的表達式為：
23、qt＝q0+dq×△t
24、其中，qt表示姿態補償量；△t表示姿控管理單元數據給出補償量總的時間間隔；
25、所述△t的數學表達式為：
26、△t＝tlaser-t_compensate+in_step_s
27、其中，tlaser表示系統時間；t_compensate表示所述姿態四元數qib對應的時間信息；in_step_s表示姿控管理單元下一拍的補償量計算步長。
28、優選地，所述陀螺數據姿態角計算流程，包括：
29、步驟b1：采集陀螺數據；
30、步驟b2：根據陀螺數據，計算陀螺角速度；
31、步驟b3：基于所述陀螺角速度，去除陀螺漂移，得出星本體慣性三軸角速度；
32、步驟b4：根據所述星本體慣性三軸角速度，判斷陀螺數據迭代次數nt是否大于30，結果為是，則標記系統故障；結果為否，則迭代陀螺數據，求出陀螺數據補償量；
33、在所述步驟b2中，所述陀螺角速度的表達式為：
34、bybt＝1000×(角度增量fai×角速增量當量)/積分時間t
35、其中，bybt表示陀螺輸出的本體角速度，即陀螺角速度；
36、在所述步驟b3中，扣除陀螺漂移的表達式為：
37、wby＝bybt-byb
38、其中，wby表示陀螺輸出的本體角速度修正值；byb表示陀螺標定的漂移量；
39、所述星本體慣性三軸角速度，表達式為：
40、wib_gxd＝a_g_bi×[wby]
41、其中，a_g_bi為陀螺的安裝矩陣，wib_gxd為星本體慣性三軸角速度；[wby]表示陀螺輸出的本體角速度修正值矢量形式；
42、在所述步驟b4中，令wib_gxd(n)表示最近30個陀螺數據，n表示陀螺數據個數，n≤30；令姿態四元數本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，包括：判斷數據類型；所述數據類型包括：姿控管理單元數據、陀螺數據、當前姿態；
2.根據權利要求1所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，根據狀態標志XZ_select判斷數據類型；
3.根據權利要求3所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，所述陀螺數據姿態角計算流程，包括：
4.根據權利要求4所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，在所述步驟B4中，當NT＝1時，迭代表達式為：
5.根據權利要求5所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，當數據類型為當前姿態，令當前姿態為姿態信息；所述姿態信息的表達式為：
6.一種星間激光通信姿態偏差補償量計算系統，其特征在于，包括：
7.根據權利要求6所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算系統，其特征在于，
8.根據權利要求7所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算系統，其特征在于，所述陀螺數據姿態角計算模塊，包括：
9.根據權利要求8所述的星間激
10.根據權利要求9所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算系統，其特征在于，當數據類型為當前姿態，令當前姿態為姿態信息；所述姿態信息的表達式為：
...【技術特征摘要】
1.一種星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，包括：判斷數據類型；所述數據類型包括：姿控管理單元數據、陀螺數據、當前姿態；
2.根據權利要求1所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，根據狀態標志xz_select判斷數據類型；
3.根據權利要求3所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，所述陀螺數據姿態角計算流程，包括：
4.根據權利要求4所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，在所述步驟b4中，當nt＝1時，迭代表達式為：
5.根據權利要求5所述的星間激光通信姿態偏差補償量計算方法，其特征在于，當數據類型為當前姿態...
【專利技術屬性】
技術研發人員：許海玉，肖前循，邊志強，張宏偉，高旭東，王皓，
申請(專利權)人：上海衛星工程研究所，
類型：發明
國別省市：
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