一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法
【专利摘要】本发明提供一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，具体步骤为：获取待分析卫星上所有表面部件在卫星本体坐标系中的相关参数；计算卫星本体坐标系内太阳矢量与+Z轴之间夹角为θEPS时，地球反照光辐射强度；根据所述相关参数和地球反照光辐射强度，建立地球反照光的光路跟踪，计算地球反照光压摄动加速度a；令所述夹角θEPS取多个不同的值，计算每一夹角θEPS所对应的光压摄动加速度a；以夹角θEPS为自变量，基于每一夹角θEPS所对应的光压摄动加速度，建立地球反照光压摄动模型f(θEPS)；本发明能够完善并提高高精度卫星动力学模型，进一步提高精密定轨、轨道预报精度。
【专利说明】一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地球反照光压摄动建模方法，尤其涉及一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，属于飞行器设计【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着导航卫星精密定轨与轨道预报精度要求的提高，建立精确的卫星动力学模型成为工程需要。光压摄动作为目前导航卫星最主要的误差源，其精确度直接影响卫星的精密定轨与轨道预报。符合光压摄动机理的摄动源包括太阳光、卫星自身热辐射、地球返照光等。目前，国内外还没有针对地球反照光压摄动进行精确建模的公开发表的研究。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，利用该方法能够建立复杂卫星的高精度地球反照光压摄动模型。
[0004]本发明的技术解决方案是:
[0005]一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，具体步骤为:
[0006]步骤一、获取待分析卫星上所有表面部件在卫星本体坐标系中的相关参数；
[0007]步骤二、计算卫星本体坐标系内太阳矢量与+Z轴之间夹角为Θ Eps时，地球反照光辐射强度；
[0008]步骤三、根据所述相关参数和地球反照光辐射强度，建立地球反照光的光路跟踪，并计算地球反照光引起的法向光压摄动力fni和切向光压摄动力fsi ;基于所述fni和fsi，计算地球反照光压摄动加速度a ；
[0009]步骤四、令所述夹角Θ EPS取多个不同的值，按照步骤二至步骤三的方式，计算每一夹角Θ eps所对应的光压摄动加速度a ；
[0010]步骤五、以夹角θ EPS为自变量，基于每一夹角Θ EPS所对应的光压摄动加速度，建立地球反照光压摄动模型f (Geps)；
【权利要求】
1.一种导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，其特征在于，具体步骤为: 步骤一、获取待分析卫星上所有表面部件在卫星本体坐标系中的相关参数； 步骤二、计算卫星本体坐标系内太阳矢量与+Z轴之间夹角为Θ EPS时，地球反照光辐射强度； 步骤三、根据所述相关参数和地球反照光辐射强度，建立地球反照光的光路跟踪，并计算地球反照光引起的法向光压摄动力fni和切向光压摄动力fsi ;基于所述fni和fsi，计算地球反照光压摄动加速度a ； 步骤四、令所述夹角Θ EPS取多个不同的值，按照步骤二至步骤三的方式，计算每一夹角Θ EPS所对应的光压摄动加速度a ； 步骤五、以夹角Θ EPS为自变量，基于每一夹角Θ Eps所对应的光压摄动加速度，建立地球反照光压摄动模型f (Qeps)； 光压摄动模型f( Θ EPS)以傅里叶级数的形式描述，如下: f ( Θ Eps) = ag/2+ajCos ( Θ Eps) +bjsin ( Θ Eps) +a2cos (2 Θ Eps) +b2sin (2 Θ Eps) +...2 n-\2 N~l
2.根据权利要求1所述导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，其特征在于，所述步骤二将地球反照光辐射强度近似为红外辐射的辐射强度与可见光的漫反射辐射强度之和。
3.根据权利要求1或2所述导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，其特征在于，所述步骤三的具体过程为: (1)用面积等于卫星外形最大包络的方形像元阵列模拟地球摄动源； (2)计算各个表面部件受地球反照光照射的有效面积，记为Airff； (3)基于所述Airff，计算每一受地球反照光照射的表面部件所对应的法向光压摄动力fni和切向光压摄动力fsi，基于所述fni和fsi，计算地球反照光压摄动加速度a。
4.根据权利要求3所述导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，其特征在于，所述步骤(2)为: 首先，根据每个表面部件的相关参数，确定部件在本体系中的空间曲面方程及边界条件，其中所述相关参数包括安装位置(rxi，ryi，rzi)T、表面积Ai及形状； 其次，计算每一像元中心的光线在卫星本体坐标系中的空间直线方程，联合表面部件的空间曲面方程及边界条件，求解光线与部件有无交点； 最后，针对每一条光线，判断所有与该光线有交点的表面部件，光线实际照到的表面部件为像元中心至交点距离最近的表面部件，由此计算各个表面部件受地球反照光照射的有效面积，记为Aieff。
5.根据权利要求1或4所述导航卫星复杂模型的地球反照光压摄动建模方法，其特征在于，步骤四中令所述夹角Qeps取多个不同的值为:按照步长10°，取1000个。
【文档编号】G06F17/50GK104021241SQ201410200767
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月13日 优先权日:2014年5月13日
【发明者】陈忠贵, 陈秋丽, 王海红 申请人:北京空间飞行器总体设计部