一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法与流程

本发明涉及卫星制导、导航与控制技术，具体地说涉及一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法。

背景技术：

卫星姿态失稳后，会进入安全控制模式，姿态控制系统需根据01式敏感器的信息判断太阳光的方位，通过姿态机动太阳电池阵能够对准太阳，以保证整星能源供应。依照此要求，01式敏感器的视场需覆盖星体的6个象限。目前，01式敏感器普遍采用的是一体化解决方案，一个01式太阳敏感器能够测量三个象限是否受光照信息，图1所示为01式太阳敏感器的构型图。

近年来，对地观测卫星的对地载荷分辨率不断提高，其几何尺寸不断增加，会对卫星的+Zb轴方向的01式太阳敏感器造成遮挡。图2所示为01式太阳敏感器整星安装极性简图，可知卫星布有两个01式敏感器，理想状态下根据两个01式敏感器就能够计算出太阳方位，但是由于对地载荷的干涉，+Zb轴方向不能敏感出是否太阳光照信息，所以不能按照传统方法进行处理。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法，解决因载荷对太阳敏感器遮挡，造成的敏感太阳光照信息缺失问题。

为了达到上述目的，本发明一个技术方案是提供一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法，其包含以下过程：

步骤一、星上控制软件根据太阳星历，计算太阳投影在卫星轨道面投影矢量的位置；

步骤二、星上控制软件计算轨道上的地影的位置区间；

步骤三、星上控制软件计算当前时刻卫星是否处于光照区间；

步骤四、星上控制软件判断不受遮挡的01式太阳敏感器是否受照；

步骤五、星上控制软件判断受遮挡卫星象限是否受照。

本发明中，卫星在轨是否处于光照区，可以根据卫星轨道参数、太阳星历信息进行几何域的判断，然后根据其它5个象限01式敏感器的信息来判断受遮挡的象限是否处于光照，从而实现对太阳方位的确定。

本发明采用的方法，与现有技术相比，其优点和有益效果是：本发明可在01敏感器受到载荷遮挡时，判断太阳的方位，从而顺利实现对太阳定向控制，保证整星能源安全。

附图说明

图1是01式太阳敏感器多个方向的构型图。

图2是01式太阳敏感器整星安装极性简图。

图3是本发明所述01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法的流程图。

图4是本发明中地影计算的简图。

具体实施方式

本发明可以根据卫星轨道、太阳星历、不受遮挡的01敏感器组合，来判断受遮挡的卫星象限是否受照。

如图3所示，本发明提供一种01式太阳敏感器视场受限光照面判断方法，其包括以下步骤：

步骤一、星上控制软件根据太阳星历计算太阳投影在卫星轨道面投影矢量的位置；

步骤二、星上控制软件计算轨道上的地影的位置区间；

步骤三、星上控制软件计算当前时刻卫星是否处于光照区间；

步骤四、星上控制软件计算不受遮挡的01敏感器是否受照；

步骤五、星上控制软件判断受遮挡卫星象限是否受照。

以下将结合附图和实施例，对本发明方法的各步骤作进一步说明。

1)步骤一中，包含对太阳在卫星轨道面的投影角计算：

太阳赤经、赤纬计算

δ_s＝arcsin(sinΛsinε)

其中，Λ,ε分别表示太阳黄经和黄赤夹角。

太阳矢量在轨道面上的投影对应的纬度幅角

其中，i,Ω分别表示卫星的轨道倾角和升交点赤经。

2)步骤二中，包含轨道上的地影计算：

卫星轨道面法线反向在J2000下的坐标可以表示为

S_sat＝-[sinΩsini -cosΩsini cosi]^T (3)

根据太阳赤经α_s和赤纬δ_s，表示出太阳矢量在惯性系J2000下的坐标

S_sun＝[cosα_scosδ_s sinα_scosδ_s sinδ_s]^T (4)

于是可以计算出卫星轨道面法线负向与太阳矢量之间的夹角

地球看成是一个圆，其半径长度用R_e表示，则地球在太阳矢量垂直的面上为一个圆，对应图4中的小圆；卫星的轨道是近圆轨道，其在太阳矢量垂直的面上的投影为一个椭圆，该椭圆的半长轴为卫星轨道半长轴a，短半轴为a|cosβ|。

由图4中的关系可以得到，地影的半遮角α为

3)步骤三中，计算当前时刻卫星是否处于光照区间：

所以在t时刻，卫星的纬度幅角如果满足如下关系，则处于光照区。

u_t-u₀∈[0,π-α]∪[π+α,2π] (7)

其中，u_t为卫星的纬度幅角。

4)步骤四中，判断不受遮挡的01敏感器是否受照

根据不受遮挡的01敏感器的AD采样电流结果，星上计算机会判断出受遮挡卫星象限以外的其它五个象限是否有太阳。

5)步骤五中，判断受遮挡卫星象限是否受照

根据步骤四的结果，如果在光照区，不受遮挡的01敏感器无信号，则推定受遮挡卫星象限有太阳信号。

综上所述，在卫星失稳后，姿态控制系统需根据01式太阳敏感器判断太阳光所在卫星的象限，根据太阳方向进行卫星姿态机动保证帆板对日状态，确保整星能源供应。由于卫星星体外载荷物理尺寸较大，会对01式太阳敏感器视场造成某一象限的遮挡，本发明可以通过判断未遮挡的01式敏感器和在轨递推阴影光照星历，联合判断太阳方位。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。