导航geo卫星太阳辐射压力矩计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，包括以下步骤，(1)获得输入条；(2)计算太阳对星本体辐射压力矩；(3)计算太阳对太阳翼辐射压力矩；(4)计算太阳对S/L天线辐射压力矩；(5)对所述星本体辐射压力矩、所述太阳翼辐射压力矩和所述天线辐射压力矩进行傅立叶拟合得到太阳辐射压力矩的傅立叶拟合系数。利用该太阳辐射压力矩的傅立叶拟合系数进行卫星总体设计，本发明针对导航GEO卫星的形状、表面材料的光学特性，考虑了部件之间的遮挡等因素并考虑了S/L天线向北偏置的角度，同时针对网孔状S/L天线建立模型，对导航GEO卫星太阳辐射压力矩进行了计算，保证了导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算结果的精度。
【专利说明】导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航天飞行器设计领域，涉及导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法。【背景技术】
[0002]由于卫星导航具有覆盖区域大、作用距离远以及受自然灾害破坏小等优点，因此卫星导航得到了广泛应用。由于GEO卫星能覆盖固定区域，因此我国在区域星座中得到了应用。太阳辐射压力是导航GEO卫星定点以后长期工作期间的主要干扰力，其作用力使卫星轨道偏心率呈长周期变化。当太阳辐射压力相对应的压心和卫星质心不一致时，会产生太阳辐射压力力矩，这是影响卫星姿态运动的最主要干扰力矩。太阳辐射压力力矩与卫星的形状、表面材料的光学特性，部件之间的遮挡以及卫星位置等有关。
[0003]导航GEO卫星因其使命特点，采用动量轮控制卫星姿态，动量轮会不断吸收干扰力矩，到一定程度达到转速极限就会饱和，从而丧失姿态控制能力。因此需要定期对动量轮进行卸载。为了使得动量轮卸载周期满足用户要求，卫星设计之初，需要准确知道太阳干扰力矩的大小。
[0004]从以上分析可知，有必要提供导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法来支持导航卫星总体设计，以支导航星座组网建设工作。
[0005]一代导航GEO卫星太阳辐射压计算时考虑了卫星的形状、表面材料的光学特性，部件之间的遮挡等因素，但没有考虑S/L天线向北偏置的角度。本算法不但考虑了卫星的形状、表面材料的光学特性，部件之间的遮挡等因素，同时考虑了 S/L天线向北偏置的角度(即天线反射面按右手系绕星体X轴转过的角度)，也针对网孔状S/L天线建立模型，计算结果更接近实际。
【发明内容】
[0006]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提出导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，该方法针对导航GEO卫星的形状、表面材料的光学特性，考虑了部件之间的遮挡等因素并考虑了 S/L天线向北偏置的角度，同时针对网孔状S/L天线建立模型，对导航GEO卫星太阳辐射压力矩进行了计算，保证了导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算结果的精度。
[0007]为解决上述技术问题，本发明的技术方案，通过以下过程实现:
[0008](I)获得输入条件，所述输入条件包括:卫星构型；卫星几何尺寸；卫星表面特性参数；卫星质心位置；太阳翼位置、尺寸和表面特性参数；S/L天线位置几何尺寸和表面特性参数；
[0009](2)根据卫星构型、几何尺寸、卫星质心以及卫星表面特性参数计算太阳对星本体辐射压力矩；星本体辐射压力矩包括星本体各个面板的辐射压力矩；所述各面板包括西面板、东面板、对地板、背地板、南面板和北面板；
[0010](3)根据卫星质心、太阳翼位置、太阳翼尺寸和表面特性参数计算太阳对太阳翼辐射压力矩；
[0011](4)根据卫星质心、S/L天线位置、S/L天线几何尺寸和表面特性参数计算太阳对S/L天线辐射压力矩，具体过程如下:
[0012]对所述S/L天线进行微元划分；
[0013]判断所述S/L天线受东面板的遮挡:
【权利要求】
1.一种导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，包括以下步骤， (1)获得输入条件，所述输入条件包括:卫星构型；卫星几何尺寸；卫星表面特性参数；卫星质心位置；太阳翼位置、尺寸和表面特性参数；S/L天线位置几何尺寸和表面特性参数； 其特征在于，还包括以下步骤: (2)根据卫星构型、几何尺寸、卫星质心以及卫星表面特性参数计算太阳对星本体辐射压力矩；星本体辐射压力矩包括星本体各个面板的辐射压力矩；所述各面板包括西面板、东面板、对地板、背地板、南面板和北面板； (3)根据卫星 质心、太阳翼位置、太阳翼尺寸和表面特性参数计算太阳对太阳翼辐射压力矩； (4)根据卫星质心、S/L天线位置、S/L天线几何尺寸和表面特性参数计算太阳对S/L天线辐射压力矩，具体过程如下: 对所述S/L天线进行微元划分； 判断所述S/L天线受东面板的遮挡:
2.根据权利要求1所述导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，其特征在于:在所述步骤(2)中，采用微元分割法计算所述东面板的辐射压力矩，具体步骤为: 以所述东面板一角为坐标原点，对所述东面板进行微元划分； 根据所述微元确定所述东面板受所述S/L天线的遮挡情况； 分别计算所述东面板的有遮挡力矩和无遮挡的光压力矩。
3.根据权利要求2所述导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，其特征在于:所述步骤(5)中，所述傅立叶拟合以太阳在形体坐标系中的位置为自变量，将所述太阳辐射压力矩表示成傅立叶级数形式，其中包含长期项和以天为周期的项。
4.根据权利要求1~3中任一所述导航GEO卫星太阳辐射压力矩计算方法，其特征在于:所述太阳辐射压力矩的傅立叶拟合系数用于卫星总体设计。
【文档编号】G06F19/00GK103942404SQ201310026185
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月21日 优先权日:2013年1月21日
【发明者】高照照, 杨慧, 王东, 张云彤, 李美红, 郝文宇, 陈闽 申请人:北京空间飞行器总体设计部