专利名称：模拟太阳运动的方法
技术领域：
本发明属于航天器卫星姿态测量技术领域，涉及一种模拟物体运动的方法， 尤其涉及一种模拟太阳运动的方法。
背景技术：
卫星因其具有系统复杂、造价昂贵、无法修复的特性，往往将可靠性要求放 在首要位置。作为卫星核心技术之一的姿控技术，其可靠度的高低决定着卫星任 务的成败，为了保证卫星姿控系统的高可靠度，采用的措施一方面是在保证系统 性能的情况下，尽可能采用简单、可靠的部件和方法，另一方面是增加系统冗余 配置。
卫星姿控系统由定姿和控制两部分组成。其任务是确保卫星姿态满足任务要 求。定姿是控制的基础，由姿态敏感器、定姿算法和参考信息組成。敏感器测量 与卫星姿态相关信息，通过定姿算法将测量信息与参考信息进行比较，从而得到 卫星估计姿态。卫星定姿敏感部件通常使用太阳敏感器，与太阳敏感器定姿相应 的参考信息是太阳的运动信息。
星上在轨太阳参考信息往往是根据现已知太阳信息，通过运动规律推测将来 卫星在轨运行时刻的太阳运动信息，这就要求将描述太阳运动规律的模型事先存 储在星上。描述太阳运动规律的完善运动模型有着复杂数学运算，运算时需消耗 大量资源，作为太阳运动的地面仿真研究尚可，但用在卫星是不适宜的。对此，
目前在卫星研制中常用的处理方法有两类
第一类是为了节省星上资源，将太阳的运动规律简化处理为匀速圓轨道运 动，这样带来的缺点是模型误差大，并随着时间的推移误差进一步加大；
第二类是将描述太阳真实运动规律的椭圓模型，进行截断处理，存储在姿控 星载计算机中，然后在轨运行时，通过遥控对其中具有时微变性有天文参数进行 修正。这也是目前运用4^多的方法，具体如下
描述太阳运动的太阳真黄经表达式为
3<formula>formula see original document page 4</formula>截断处理为C/s = M, + 2e, sin(M,) + |es2 sin(2 * M,) + w《；
其中7kf，为太阳平近点角，M,=A/,。+^xAf; M,。为起始时刻的太阳平
近点角；a/为起始时刻的相对时；a为太阳近地点俯角；^为太阳偏心率；^为 太阳平运动角速度。每隔一段时间对m,。、 a、 e,、 ^几个参数进行遥控修 正。
此类处理方法相对第一类处理方法，精度提高了，但是缺点也明显 上述方法包括遥控处理过程，增加卫星遥控通道的压力，同时降低了模型的
不可靠性；遥控处理仅能消除天文参数时微变给模型带来的误差，而无法消除模
型截断误差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟太阳运动的方法，可解决上述 背景技术中的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案
一种模拟太阳运动的方法，该方法包括如下步骤
步骤A、获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平黄经；
步骤B、将上述两组数据进行分析比较，获得所述时间段太阳真黄经相对于 太阳平黄经波动曲线；
步骤C、根据卫星定姿精度要求，对波动曲线进行拟合，获得的太阳真黄经
Us;
步骤D、拟合所获得的太阳真黄经Us代入太阳运动模型，以获得卫星定姿所 需的太阳参考信息。
作为本发明的 一 种优选方案，步骤C 中，太阳真黄经 ^=M。+M + Min(2"/365'25 0;其中，M。为已知的某一时刻^。的太阳真黄经； d = "(24* 3600)， f为相对于^。的时间；&，&为系数。作为本发明的一种优选方案，太阳运动模型5 =
COS("J
cos(人)* sin(t/s) sin(厶)* sin(L^ )
,其中，/，为
黄赤交角。
作为本发明的 一种优选方案，通过精确才莫型或权威部门的预报获取设定时间 段的太阳真黄经和太阳平黄经。
作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括步骤E、根据获得的太阳参考 信息，模拟太阳运动。
本发明的有益效果在于本发明提出的模拟太阳运动的方法通过简单的方法 描绘复杂的太阳运动规律，运算简单；同时不需要遥控修正手段。本发明方法的 误差小，并且误差稳定不会随着时间而增加。
图1为本发明方法的流程图。
图2为2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0太阳真黄经相对太阳平黄 经的偏差示意图。
图3为本发明方法2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0太阳真黄经相 对于太阳真黄经的误差示意图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。 实施例一
请参阅图1，本发明揭示了一种模拟太阳运动的方法，该方法包括如下步骤 步骤A、获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平黄经。可通过精确模型或权
威部门的预报获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平黄经。
步骤B、将上述两组数据进行分析比较，获得所述时间段太阳真黄经相对于
太阳平黄经波动曲线。
5步骤c、根据卫星定姿精度要求，对波动曲线进行拟合，获得的太阳真黄经 Us; L/,M。+V + Min(2;r/365'25cO;其中，似。为已知的某一时刻~的太阳真黄经；
"=〃(24"600)， Z为相对于^。的时间；1、为系数。
cos(",)
步骤D、拟合所获得的太阳真黄经Us代入太阳运动模型^二
:cos(乙"sin(L^) sin(/,)*sin(C/s)
其中，/、为黄赤交角，以获得卫星定姿所需的太阳参考信息< 步骤E、根据获得的太阳参考信息，模拟太阳运动。
经过上述改进，本发明提出的模拟太阳运动的方法通过筒单的数学公式描绘 复杂的太阳运动规律，运算简单；同时不需要遥控修正手段。本发明方法的误差 小，并且误差稳定不会随着时间而增加。
本发明可以应用于所用利用太阳敏感器定姿的卫星研究，对简化卫星系统方 案、提高卫星资源、增加可靠度有着积极的意义。该发明也可推广应用于其它需 要研究太阳运动的相关领域。
仅是突破传统遥控干预方式，提供一种仅依靠星上自行简单处理，即可获得高精 度太阳参考信息的方法。它也可以根据卫星的运行轨道、在轨时间以及定姿精度 要求，选取不同的数据，采用不同的拟合公式，从而获得不同的精度。
实施例二
本实施例中，模拟太阳运动的方法包括如下步骤
步骤A，、通过精确模型或权威部门的预报获取2007年1月1日0: 0-2015 年1月1日0: 0之间每一天0: 0的太阳真黄经和太阳平黄经。
步骤B，、将两組数据进行分析比较，获得2007年1月1日0: 0-2015年1 月1日0: O这个时间段太阳真黄经相对于太阳平黄经波动曲线；波动曲线如图2所示。
步骤C，、根据卫星定姿精度要求，对波动曲线进行拟合。运用卫星定姿精度要求为0. 5度，仅进行一次拟合即可。以2008年1月5日0: 0的真黄经为起点， 进行拟合分析运算，所得太阳真黄经计算公式为
R = M。 + 0.98561 *d + 1.9139sin(2* ;r/365.25*力；
其中，M。= 283.8629°,为2008年i月5日0:0的太阳真黄经；"=〃(24*3600) (天)；z为相对于2008年1月5日0: 0的秒时。
步骤D，、拟合所获得的太阳真黄经^代入太阳运动模型5 =
cos(f/,) cos(人)* sin(L^ ) sin(/,)*sin(i7,)
其中，7、为黄赤交角，本实施例中取23. 4383° 。即可获得卫星定姿所需的太阳 参考信息。
步骤E'、根据获得的太阳参考信息，模拟太阳运动。
请参阅图3,图3为本发明方法2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0 太阳真黄经相对于太阳真黄经的误差示意图。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实 施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技 术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚 的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结 构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和 精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
权利要求
1、一种模拟太阳运动的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤步骤A、获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平黄经；步骤B、将上述两组数据进行分析比较，获得所述时间段太阳真黄经相对于太阳平黄经波动曲线；步骤C、根据卫星定姿精度要求，对波动曲线进行拟合，获得的太阳真黄经Us；步骤D、拟合所获得的太阳真黄经Us代入太阳运动模型，以获得卫星定姿所需的太阳参考信息。
2、 根据权利要求1所述的模拟太阳运动的方法，其特征在于步骤C中,太阳真黄经^ =M0+A^ + &2sin(27z7365.25d).其中，仏为已知的某一时刻^。的太阳真黄经；"="(24"6,， /为相对 于^。的时间；A，乜为系数。
3、 根据权利要求1所述的模拟太阳运动的方法，其特征在于cos(/s"sin(C/J sin(/"sin(L^)太阳运动模型g,其中，/,为黄赤交角
4、 根据权利要求l所述的模拟太阳运动的方法，其特征在于通过精确模型或权威部门的预报获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平 黄经。
5、 根据权利要求1所述的模拟太阳运动的方法，其特征在于所述方法还包括步骤E、根据获得的太阳参考信息，模拟太阳运动。
全文摘要
本发明揭示一种模拟太阳运动的方法，该方法包括如下步骤步骤A.获取设定时间段的太阳真黄经和太阳平黄经；步骤B.将上述两组数据进行分析比较，获得所述时间段太阳真黄经相对于太阳平黄经波动曲线；步骤C.根据卫星定姿精度要求，对波动曲线进行拟合，获得的太阳真黄经U<sub>S</sub>；步骤D.拟合所获得的太阳真黄经U<sub>S</sub>代入太阳运动模型，以获得卫星定姿所需的太阳参考信息。本发明提出的模拟太阳运动的方法通过简单的方法描绘复杂的太阳运动规律，运算简单；同时不需要遥控修正手段。本发明方法的误差小，并且误差稳定不会随着时间而增加。
文档编号G01C21/02GK101556156SQ20091005161
公开日2009年10月14日 申请日期2009年5月20日 优先权日2009年5月20日
发明者刘善伍, 锐 张, 静 张, 谢祥华, 陈宏宇, 黄志伟 申请人:上海微小卫星工程中心