题目：基于导航接收机的自旋卫星的姿态确定方法

随着小卫星技术不断发展与应用，因其具有质量轻、体积小、成本低、发射灵活、适应性强等特点而受到很多国家的重视。北航承担国家小卫星项目，该卫星位于太阳同步轨道，自旋稳定。全球卫星定位系统使用一个接收机即可同时实现对卫星轨道和姿态的确定，符合小卫星的特点，用其对小卫星进行轨道和姿态确定具有广阔的发展前景。因此，研究使用单GPS天线能否实现对北航小卫星进行姿态确定具有重要的工程应用价值。本篇文章首先研究了基于多天线接收机载波相位差确定卫星姿态的基本理论，通过比较给出文中提出单天线定姿方法相对于传统方法的优势。然后，对实现该方法需要的关键基础理论进行研究，包括GPS信号、GPS接收机捕获和跟踪原理，最后通过Matlab/Simulink仿真实现了接收机捕获和跟踪环路并给出对实际中频信号数据的捕获和跟踪结果。在上述研究的基础上，本文介绍了一种基于接收机跟踪环路的自旋卫星姿态确定策略。该方法以锁相环鉴别器输出载波相位差作为数据源，经过推导计算出用户卫星指向GPS卫星矢量在卫星本体坐标系下的投影，该投影在空间惯性坐标系下可以通过对用户卫星定位获得，则同时跟踪多颗GPS卫星采用双矢量定姿可以得到自旋卫星的姿态。最后，本文通过建模与仿真得到在3mm载波相位测量误差，0.1度/秒角速率测量误差下，自旋卫星主轴在空间惯性坐标下定向存在2.17度的误差角。仿真结果表明采用单GPS天线实现对低转速，低精度角速率陀螺自旋卫星进行姿态确定是可行的。