提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法

文档序号:5910301来源:国知局
专利名称:提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法
技术领域
本发明涉及航天器姿态测量技术领域,具体涉及一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法,具体涉及利用模拟太阳敏感器来测量航天器与太阳光线的相对角度。
背景技术
太阳敏感器是用来测量航天器与太阳光线的相对角度大小,航天器用其输出值作为自身姿态的参考。随着技术的发展,航天器的质量和体积不断的下降,而对其性能的要求却不断的提升。太阳敏感器作为航天器姿态确定所必不可少的传感器,在满足系统稳定性、可靠性和测量精度的前提下,要求其质量、体积尽可能的小,功耗尽可能的低。目前太阳敏感器主要分为数字式和模拟式两大类。数字式太阳敏感器一般采用小孔或小孔阵列作为光线引入器,以线阵或面阵CCD或APS作为光线敏感元件,通过一定的算 法得到太阳光线相对于太阳敏感器的角度信息。数字太阳敏感器最大的特点是精度高,但是由于处理电路复杂,算法计算量大,核心敏感元件成本高,导致其质量、体积、功耗较大,成本较高,其适合用于对精度要求高,对质量,体积,功耗和成本等不太敏感的航天器上。模拟太阳敏感器虽不如数字太阳敏感器精度高,但其突出的特点是处理电路简单、算法计算量小,核心敏感元件成本低,所以模拟太阳敏感器的质量、体积、功耗较低,成本较低,其适合用于对精度要求不太高,对质量,体积,功耗和成本敏感的航天器上。目前模拟太阳敏感器主要存在的问题是,减小系统的体积造成系统的散热性能不佳,从而影响了角度测量精度,太阳光线的二次反射影响了系统的精度,处理电路安装所需要的空间阻止了系统体积的进一步减小。相关研究表明,影响模拟太阳敏感器的角度测量精度的因素主要有三方面一、由于工艺的原因,作为模拟太阳敏感器敏感单元的四象限探测器的四个象限对太阳光线的响应不能做到完全一致,这种不一致性在一定程度上影响了太阳敏感器的角度测量精度;二、太阳敏感器工作在阳光直射环境下,温度较高,而当温度升高时,模拟太阳敏感器的敏感单元对太阳光线的响应、信号处理电路的性能以及机械结构的安装精度会有一定程度的下降,这样就对模拟太阳敏感器的角度测量精度产生一定的影响;三、太阳光线进入模拟太阳敏感器内部后,到达四个象限探测器表面的光线会有一部分光线被反射,这部分反射光线中的一部分会被四个象限探测器上方的玻璃反射而再次达到四象限探测器表面,这部分光线也会在一定程度上影响模拟太阳敏感器的角度测量精度。

发明内容
本发明的目的是针对影响模拟太阳敏感器角度测量精度的因素提出一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法,其特征在于,通过如下三种技术途径实现I)对模拟太阳敏感器系统的输入输出模型进行改进,传统模拟太阳敏感器的输入输出模型存在四象限探测器四个象限对太阳光线响应的不一致性;四个象限对太阳光线响应的不一致性的定义是,在相同的光照条件下,四象限探测器的任意两个象限输出的电流大小分别为Ii, Ip则不一致性5为

权利要求
1.一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法,其特征在于,通过如下三种技术途径实现 .1)对模拟太阳敏感器系统的输入输出模型进行改进, 传统模拟太阳敏感器的输入输出模型存在四象限探测器四个象限对太阳光线响应的不一致性;四个象限对太阳光线响应的不一致性的定义是,在相同的光照条件下,四象限探测器的任意两个象限输出的电流大小分别为Ii, Ip则不一致性δ为
2.根据权利要求I所述提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法,其特征在于,所述不一致性对模拟太阳敏感器的角度测量精度的影响通过如下步骤消除 (1)通过实验的方法测出四象限探测器四个象限对太阳光线的响应系数; (2)将步骤(I)中测得的响应系数作为系统参数存入存储单元中; (3)太阳敏感器工作过程中,读取步骤(2)存储的参数并参与如下表达式所示运算,修正由于四象限探测器四个象限不一致性对角度测量精度的影响,
全文摘要
本发明公开了属于航天器姿态测量技术领域的一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法,具体涉及利用模拟太阳敏感器来测量航天器与太阳光线的相对角度。本发明通过对模拟太阳敏感器系统的输入输出模型进行改进、提高模拟太阳敏感器系统的散热性能和降低模拟太阳敏感器系统光线二次反射强度三种途径来提高模拟太阳敏感器角度测量精度。本发明实现方式简单、计算量小,对提升模拟太阳敏感器角度测量精度有较大作用,本发明所述提高模拟太阳敏感器角度测量精度方法的三种技术途径可以全部或者部分用于航天器用模拟太阳敏感器上。
文档编号G01C1/00GK102901482SQ201210359989
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者张高飞, 汪会, 尤政 申请人:清华大学
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