的电能用来给能量存储单元供电。当产品在无光照时，能量存储单元能够提供能量给负载， 使产品仍然能够给控制计算机发送产品出视场的工作状态;更进一步的，还可使在微能量 提供下产品正常工作，即当收集的能量无法满足无线通讯模块收发时瞬间爆发的能耗需求 时，此时输入能量小于支出的能量，可利用长时间累积储备的微能量来满足一次瞬间爆发 的能耗使用；
[0027] (4)在低光照或无光照条件时，信号采集处理单元的处理器根据能量存储单元的 储能情况和预计的低光照或无光照状态持续时间，根据需要调整通讯的收发周期和/或收 发模式，可使产品在低光照或无光照的运行周期里保持通讯；
[0028] (5)太阳敏感器探头的电池组件四周设置有监视码电池，可根据需求决定是否使 用该监视码电池，该设计可记录出入视场的情况，提供太阳出入视场的方向，而不仅是只提 供视场内外状态，进而有效地监视光照出入场及视场内外等位置、状态信息。
【附图说明】
[0029] 图1为本发明四象限模拟式太阳敏感器探头示意图；
[0030] 图2为本发明四象限模拟式太阳敏感器探头的四象限光电池平面示意图；
[0031] 图3为本发明基于微能量收集的无线传输太阳敏感器组成示意图；
[0032] 图4为本发明单结神化嫁光电池组件示意图。
【具体实施方式】
[0033] 下面就结合附图对本发明做进一步介绍。
[0034] 本发明提供一种基于光伏微能量收集的太阳敏感器，包括微能量收集及电源管理 单元、太阳敏感器探头和信号采集处理及通讯单元，进一步还可W包括能量存储单元。所述 微能量收集及电源管理单元包括微能量收集单元和电源管理单元，所述太阳敏感器探头包 含四象限型单结神化嫁光电池组件和通光掩模板，所述信号采集处理及通讯单元包括信号 采集处理单元、通讯单元和PROM程序存储器。
[0035] 微能量收集单元采用单片Ξ结神化嫁光电池片安装在太阳敏感器的外侧表面，收 集光能转化为电能，该单元可确保在光大角度入射时，即能量输入较少时，仍能进行能量转 换。微能量收集单元采用能量转换效率高的Ξ结神化嫁光电池。Ξ结神化嫁光电池的面积 越大则能够提供的能量也越多，但同时产品的尺寸也越大，为满足太阳敏感器的微型化需 求，故Ξ结神化嫁光电池的尺寸不能过大，而过小的尺寸能够提供的能量会少，不利于负载 工作。故尺寸的选取W满足Ξ结神化嫁光电池最大输出功率大于负载的最大消耗为准。
[0036] 电源管理单元利用收集到的能量提供稳定的电源输出，供给信号采集处理及通讯 单元，多余出的能量输送给能量存储单元进行能量的存储。电源管理单元可提供主电源和 副电源两路电源，所述主电源为所述信号采集处理及通讯单元供电，当配备能量存储单元 时也为能量存储单元供电，副电源为所述PROM程序存储器供电。主电源与副电源其到达额 定电压时间有先后顺序，为保证信号采集处理单元的处理器正常下载PROM程序存储器的程 序，副电源比主电源先达到额定电压。
[0037] 参见图1、图2,太阳敏感器探头包含四象限（S1、S2、S3、S4四个象限）型单结神化嫁 光电池组件和通光掩模板，并通过所述四象限型单结神化嫁光电池组件配合所述通光掩模 板实现双轴角度测试。所述通光掩模板位于所述四象限型单结神化嫁光电池组件正上方， 且所述通光掩模板所在平面与所述四象限型单结神化嫁光电池组件所在平面平行;所述单 片Ξ结神化嫁光电池组件与所述通光掩模板均设置于所述太阳敏感器的外侧表面，且所述 单片Ξ结神化嫁光电池组件所在平面与所述通光掩模板所在平面大致处于同一平面。
[0038] 四象限单结神化嫁光电池是在一片正方形单结神化嫁光电池上光刻出四个独立 的同尺寸同面积的光敏元素。在其正上方h处设置一带有正方形通光孔的掩膜板，透过通光 孔的太阳光线在四象限单结神化嫁光电池上投影，通过比较S1-S4四个象限输出的光电流的 关系，即可计算得到太阳光线的两轴偏转角。
[0039] 如图1所示，WXss轴、Yss轴分别为俯仰轴、偏航轴，α、β分别为俯仰角、偏航角。曰、 b、d分别为神化嫁光电池单个光敏元素的边长、神化嫁光电池各光敏元素间隔、掩膜通光孔 边长;神化嫁电池各光敏元素输出光电流与感光面积成正比，1〇为其在该入射角下的响应 率Io=Im·cos丫，其中，Im为神化嫁电池在光线垂直入射时的响应率(A/m2)，丫为光线相对 于神化嫁电池表面的入射角。
[0040] 化]1日=]1/11，1:曰址=111/11 (1)
[0041 ]其中，m、n、h分别为太阳光线在神化嫁光电池上投影的中屯、点在Xss、Yss轴方向偏 离神化嫁光电池中屯、点的距离，掩膜板平面与神化嫁光电池平面间的距离。由几何关系可 知：
[0042]
[0043] 通过检测神化嫁电池各光敏元素输出电流，由式(2)分别计算出m、n，再代入式（1) 计算出俯仰角α和偏航角β:
[0044]
[0045] 式(3)中，α、β分别为俯仰角、偏航角，Ii~^是敏感器四个检测象限电流输出，d、b、 h分别为光电池单个光敏元素的边长、光电池各光敏元素间隔、掩模板与光电池表面距离。
[0046] 参见图3,图3中虚线箭头表示能量传递关系，实线箭头表示数据信号传递关系，所 述信号采集处理及通讯单元包括信号采集处理单元、通讯单元和PROM程序存储器，所述通 讯单元可W采用无线通讯单元，所述无线通讯单元包括无线通讯收发器和PCB天线，用W实 现与卫星平台间的短距离低功耗的无线数据传输;所述PROM程序存储器用于存储PROM程 序;所述信号采集处理单元包括SPI接口模块、处理器、I/V变换模块、增益放大模块和AD采 集与信号处理模块，所述四象限型单结神化嫁光电池组件的象限电流经过电流/电压的I/V 变换，输入到所述信号采集处理单元，依次经所述增益放大模块和AD采集与所述信号处理 模块的增益放大和AD采集处理后，输入所述处理器进行角度姿态算法处理，所述处理器经 所述SPI接口模块从所述PROM程序存储器下载PROM程序，所述处理器通过所述通讯单元与 卫星平台间进行数据传输。
[0047] 在空间环境中，溫度变化较大，超级电容在工作溫度范围及充放电次数上均优于 裡电池等储能设备，其具备体积小、容值大的特点，便于电路集成，因而能量存储单元优选 超级电容作为储能部件。电源管理单元中的能量收集忍片利用主电源输出对超级电容进行 充电，在产品运行中，主要的功耗消耗为无线通讯的收发，因无线收发器在进行接收或发送 的瞬间会产生较大的功耗，达到25mW~40mW，采用超级电容使长时间微弱能量的收集集中 释放成为可行，W满足产品在低能量输入时，即视场边缘处仍能进行信号处理与通讯。当太 阳移出视场无光能输入或者低光照情况时，超级电容可将存储的能量释放，提供给处理器 及无线收发器。使产品在无光照或低光照的情况下，仍可维持与计算机通讯。
[004引当产品在轨运行处于低光照或无光照状态时，所述信号采集处理单元的处理器根 据所述能量存储单元的储能情况和预计的低光照或无光照状态持续时间，调整无线通讯的 周期和/或收发模式(如增大所述太阳敏感器与卫星平台间通讯的周期间隔、只进行通讯数 据的发送操作不进行通讯数据接收操作等方式），即控制能量的损耗周期，可使产品在无光 照的运行周期里，保持通讯。
[0049] 参见图4,四象限光电池的四周设置有监视码电池，所述监视码电池为光敏器件， 用W监视光照处于视场内外的状态W及太阳出入视场的方向。
[0050] 实施例
[0051] 提供一种应用于空间环境下卫星平台的基于光伏微能量收集的太阳敏感器，包括 微能量收集及电源管理单元、太阳敏感器探头、信号采集处理及无线通讯单元和能量存储 单元。所述微能量收集及电源管理单元