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龙图腾网恭喜中国西安卫星测控中心申请的专利空间碎片姿态摄动计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114692059B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210184410.0，技术领域涉及：G06F17/10；该发明授权空间碎片姿态摄动计算方法是由姜宇;李恒年;刘永杰;呼延宗泊;张辉设计研发完成，并于2022-02-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本空间碎片姿态摄动计算方法在说明书摘要公布了：本发明公开的空间碎片姿态摄动计算方法，包括计算空间碎片受到的气动力和力矩，进而计算气动力矩作用下的碎片姿态进动角速度；计算空间碎片受到的重力梯度力矩，进而计算重力梯度力矩作用下的碎片姿态进动角速度；计算空间碎片受到的地磁力矩，进而计算地磁力矩作用下的碎片姿态进动角速度；计算空间碎片受到的太阳光压力矩，进而计算太阳光压力矩作用下的碎片姿态进动角速度及碎片姿态章动角速度；将得到的碎片姿态进动角速度及章动角速度相加，积分得到由进动角、章动角、自旋角组成的空间碎片姿态指向。本发明的空间碎片姿态摄动计算方法，解决了现有空间碎片姿态摄动计算方法不能直接获得空间碎片的姿态指向、进动角以及章动角的问题。

本发明授权空间碎片姿态摄动计算方法在权利要求书中公布了：1.空间碎片姿态摄动计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、计算空间碎片受到的气动力和力矩，带入姿态摄动方程计算气动力矩作用下的碎片姿态进动角速度；通过公式1计算空间碎片受到的气动力： 式1中，cd为气动系数，取为2.1至2.2之间的值，ρa为大气密度，S为迎流面积，va为迎流面积元相对于入射气流的平均速度矢量，va的方向为碎片飞行方向，va为速度矢量va的大小；通过公式2计算空间碎片受到的气动力矩： 式2中，ra从碎片质心到气动力压心的矢径，ra＝[raxrayraz]T，va＝[vaxvayvaz]T；通过公式3计算气动力矩作用下的碎片姿态进动角速度： 式3中，N为气动力矩作用下的碎片姿态进动角速度，定义碎片的质心近地点坐标系Oξηζ绕η轴转动σ角，再绕ξ轴的新位置转动ρ角后η轴指向动量矩矢量H方向；碎片轨道近地点的大气密度为ρπ，真近点角为f的轨道处大气密度为ρπhf，l为气动力矩的力臂，e为偏心率，p为半通径；在气动力矩的作用下，自旋轴指向绕近地点坐标系的η轴作强迫规则进动，满足ρ＝ρ0；μ＝398600.44km3s2为地球引力常数；步骤2、计算空间碎片受到的重力梯度力矩，带入姿态摄动方程计算重力梯度力矩作用下的碎片姿态进动角速度；通过公式4计算空间碎片受到的重力梯度力矩： 式4中，μ为地球引力常数，r为碎片到地心的距离，r为地心至碎片矢量，E＝-rr，E在参考坐标系中表示为E＝[ExEyEz]T，I为碎片相对于质心的惯量矩阵，为E的伴随矩阵，设Tg在参考坐标系中表示为Tg＝[TgxTgyTgz]T，则： 如果参考坐标系选为碎片惯性主轴系，则Ixy＝Iyz＝Izx＝0，此时重力梯度力矩按照下式计算： 通过公式7计算重力梯度力矩作用下的碎片姿态进动角速度： 式7中，质心近地点坐标系Oξηζ绕绕ζ轴转动σ角，再绕η轴的新位置转动ρ角后ζ轴指向动量矩H方向；在重力梯度力矩的作用下，自旋轴指向绕轨道面法线作强迫规则进动的进动角速度为N，ωc为地球自转角速度，σ0和ρ0为f＝0时即碎片运行至近地点时的σ和ρ的值，满足ρ＝ρ0；星体沿主惯量三轴的惯量分别为A、B和C，ψ为进动角；步骤3、计算空间碎片受到的地磁力矩，带入姿态摄动方程计算地磁力矩作用下的碎片姿态进动角速度；通过公式8计算空间碎片受到的地磁力矩：Tm＝Mm×B8式8中，地磁力矩的单位为N·m，Mm为记碎片磁矩，单位为A·m2；B为磁场强度，单位为Wbm2，磁场强度B按照公式9和10计算： 平均地磁参考半径为a＝6371.2km，θ和是维度和东经，t是时间，n和m度和阶，和地磁场的高斯系数，是归一化勒让德函数，Ngm是使用的最大地磁场模型阶数，r为碎片到地心的距离；通过公式11计算地磁力矩作用下的碎片姿态进动角速度： 计算奇点位置： 确定过奇点S1和S2作Zs轴：Zs＝sinρsYI+cosρsZI14式14中在地磁力矩的作用下，碎片自旋轴指向绕地磁场强度B的平均位置Zs轴进动，进动角速度为N；式11中μm为地球磁矩常数，μ为地球引力常数，Im为星体磁矩的模、i为轨道倾角、H为星体动量矩的大小、p为半通径；步骤4、计算空间碎片受到的太阳光压力矩，带入姿态摄动方程计算太阳光压力矩作用下的碎片姿态进动角速度及碎片姿态章动角速度；通过公式15计算空间碎片受到的太阳光压力矩：Ts＝rs×Fs15式15中，rs从碎片质心到光压力压心的矢径，Fs为空间碎片受到的太阳光压力，通过公式16计算： 式16中，n和t分别为受照面的法线和切线方向单位矢量，I为太阳常数，c为光速，S为有效受照表面积，ν为表面反射系数，σ为入射角，即入射光线与n的夹角，取通过公式17、18计算太阳光压力矩作用下的碎片姿态进动角速度及碎片姿态章动角速度： 式17中，为碎片自旋轴指向绕近地点坐标系ζ轴作强迫规则进动的角速度，即绕轨道法线矢量作强迫规则进动的角速度；为从地心指向太阳方向单位矢量，为动量矩矢量方向单位矢量，cL为质心到压心的距离，H为动量矩矢量的大小，e为轨道偏心率，f为真近点角，p为半通径，μ为地球引力常数；对设质心近地点坐标系Oξηζ绕绕ζ轴转动σ角，再绕η轴的新位置转动ρ角后ζ轴指向动量矩H方向；碎片上下面积为S1，四周的面积为S2；步骤5、将步骤1至步骤4中得到的碎片姿态进动角速度及步骤4中得到的碎片姿态章动角速度相加，积分得到由进动角、章动角、自旋角组成的空间碎片姿态指向；通过公式19积分空间碎片主惯量坐标系相对于质心惯性坐标系的运动学方程： 式19中，ψ为进动角、θ为章动角、为自旋角，采用公式20积分姿态动力学方程： 空间碎片自旋轴方向单位矢量在地心惯性坐标系中的分量通过公式21表示： 空间碎片姿态旋转的自旋轴方向赤经α和赤纬δ及其变化率通过公式22计算：

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