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申请/专利权人：中国科学院空天信息创新研究院

摘要：本发明提出一种临近空间浮空器吊舱的方位角控制方法，包括：浮空器吊舱载体坐标系构建；对地观测载荷与浮空器吊舱安装；GNSS组合导航系统与浮空器吊舱安装；GNSS组合导航系统与浮空器吊舱坐标系转换关系构建；动量飞轮系统进行浮空器吊舱方位角控制。本发明通过构建临近空间浮空器吊舱载体坐标系，约束对地观测载荷与临空吊舱安装关系，通过GNSS组合导航系统与浮空器吊舱安装和坐标系转换关系构建，可以实现组合导航系统姿态方位角到浮空器吊舱方位角的转换，最终通过动量飞轮系统驱动临空吊舱水平转动来改变方位姿态，达到浮空器吊舱方位角可控的目的。

主权项：1.一种临近空间浮空器吊舱的方位角控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一，浮空器吊舱载体坐标系构建；步骤二、对地观测载荷与浮空器吊舱安装；步骤三，GNSS组合导航系统与浮空器吊舱安装；步骤四，GNSS组合导航系统与浮空器吊舱载体坐标系转换关系构建；步骤五、动量飞轮系统进行浮空器吊舱方位角控制；步骤一的具体实现方法为，浮空器吊舱根据右手旋转定则构建浮空器吊舱载体坐标系，其原点为浮空器吊舱的几何中心，X轴正方向从原点出发垂直浮空器吊舱的任一竖直面所在平面，Z轴正方向从原点出发穿过反捻装置几何中心垂直向上，Y轴根据右手定则确定；步骤三的具体实现方法为，GNSS组合导航系统与浮空器吊舱刚性固连安装，GNSS组合导航系统具有已设定好的坐标系，采用北东天右手定则表示；其中，俯仰轴绕自身指东轴逆时针旋转为正，横滚轴绕自身指北轴逆时针旋转为正，方位轴绕自身指天轴逆时针旋转为正；在将GNSS组合导航系统与浮空器吊舱安装时，将GNSS组合导航系统指东轴、指北轴和指天轴分别与吊舱载体坐标系中的X轴、Y轴和Z轴重合；按照此安装方法，则GNSS组合导航系统俯仰轴绕浮空器吊舱X轴逆时针旋转为正，横滚轴绕浮空器吊舱Y轴逆时针旋转为正，方位轴绕浮空器吊舱Z轴逆时针旋转为正；步骤三的具体实现方法为，根据GNSS组合导航系统与浮空器吊舱的安装约束条件建立GNSS组合导航系统与浮空器吊舱的几何模型，GNSS组合导航系统与浮空器吊舱载体坐标系转换关系如公式（1）和（2）所示： （1） （2）其中，为基于GNSS组合导航系统与浮空器吊舱载体坐标系转换关系所得到的对地观测载荷在ECEF地心地固坐标系下的坐标，为GNSS组合导航系统在ECEF地心地固坐标系下的三维坐标，为对地观测载荷与GNSS组合导航系统原点的偏移量，为浮空器吊舱载体坐标系与GNSS组合导航惯性坐标系的转换矩阵；其中，GNSS组合导航系统指东轴、指北轴和指天轴分别与浮空器吊舱载体坐标系中的X轴、Y轴和Z轴重合，则，则GNSS组合导航系统输出的方位、俯仰和横滚值等于浮空器吊舱在ECEF地心地固坐标系下的方位角、俯仰角和横滚角；步骤五的具体实现方法为，GNSS组合导航系统的姿态方位角转换为浮空器吊舱的方位角数值，根据方位角数值自动或手动控制动量飞轮系统在方位姿态平稳或方位姿态调整两种状态间进行切换，从而维持浮空器吊舱在一个理想的方位角范围内。

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