Sz。分别为瓦在轨道坐标系（x。，y。，z。）下的三轴坐标。 α。，β。，Y。分别为ξ在轨道坐标系（1。，7。，2。）下的三轴方位角。
[0038] cosa。、cosβ。、cosy。可以根据卫星的轨道参数u、Ω、I,ε、i通过下面关系式 求出。
[0042] 式（iv) (v) (vi)中轨道参数u、Ω、I、ε、i的定义为：
[0043] u-卫星幅角，即卫星与升交点相对于地心的夹角。
[0044] Ω---卫星升交点赤经。
[0045] ?太阳平黄经。
[0046] ε---赤道平面与黄道平面的夹角，ε= 23. 4393度。
[0047] i-卫星轨道平面与赤道面的夹角。
[0048] 角度与电流换算模块主要负责将动力学仿真计算模块给出的太阳矢量入射卫 星太阳电池的角度通过查表得出太阳电池电流信息。太阳电池电流信息理论值込= UXcosθ，Θ为太阳矢量入射卫星太阳电池的角度，、。为常值。
[0049] IL0=(SC·n/VL〇) *A (vii)
[0050] 式（vii)中SC为太阳常数，A为太阳电池片面积，n为转换效率，νω为入射角为 零时的等效光电压。通过公式可以看出，面积一定的太阳电池，参数Ιω= (SC·τιΛω) ·A 为常值，可以通过真实物理实验给出参考值。
[0051] 通过所述公式计算不同入射角得到一组太阳电池电流的理论值，经过真实物理实 验数值进行修正后，将太阳矢量入射卫星太阳电池的角度对应的太阳电池电流信息曲线表 格化存储，供查表使用。角度与电流换算模块直接调用该表，根据太阳矢量入射卫星太阳电 池的角度，查表得到与之对应的太阳电池电流值。
[0052] 角度与电流换算模块具备选择环境温度功能。通过一组不同的环境温度下的真实 物理实验，得到与温度相关的太阳矢量入射卫星太阳电池角度与太阳电池电流信息的一组 曲线，并将曲线表格化存储，供程序调用。角度与电流换算模块根据测试需要的环境温度， 调用不同环境温度条件下的太阳矢量入射太阳电池角度与太阳电池电流信息的曲线数据 库，根据该数据库的曲线，进行角度与电流的查表操作。
[0053] 太阳电池模拟器具有若干个电流输出通道，可以模拟若干个太阳电池。太阳电池 模拟器根据太阳电池电流信息和太阳电池数量，选择合适的通道输出太阳电池电流。太阳 电池模拟器通过设定输出电流限流阈值和限压阈值，以保证上星电流不超过规定范围，保 护星上产品安全。
[0054] 卫星电源分系统采集太阳电池模拟器输出的电流，并将电流信息传递给卫星数管 计算机，由数管计算机根据若干个太阳电池的电流计算出太阳矢量入射太阳电池角度，结 合太阳电池安装信息和卫星轨道信息，计算出太阳矢量在卫星本体坐标系的方位，并根据 太阳矢量信息和其他敏感器获得的信息进行定姿运算。
[0055] 如图2所示，本发明的工作流程步骤如下：
[0056] (1)动力学仿真计算模块采集卫星执行机构信息，进行姿态动力学计算，计算出卫 星当前卫星姿态信息，并根据当前卫星轨道信息和若干个卫星太阳电池安装信息，计算得 出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度；
[0057] (2)角度与电流换算模块将太阳矢量入射卫星太阳电池的角度通过查表，得出太 阳电池电流信息；
[0058] (3)太阳电池模拟器根据太阳电池数量信息和太阳电池电流信息，模拟若干个太 阳电池输出电流；
[0059] (4)卫星电源分系统采集模拟器输出的电流，与数管计算机通讯，数管计算机根据 电流大小，算出此时的太阳矢量信息，进而根据太阳矢量进行定姿运算；数管计算机根据算 出的姿态信息，按照控制目标，控制卫星执行机构动作。
【主权项】
1. 一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于包括：动力学仿真计算 模块、角度与电流换算模块、太阳电池模拟器，其中： 动力学仿真计算模块，负责计算得出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度。 角度与电流换算模块，将动力学仿真计算模块给出的太阳矢量入射卫星太阳电池的角 度；通过查表法换算出太阳电池电流信息； 太阳电池模拟器，根据太阳电池数量信息和太阳电池电流信息，模拟若干个太阳电池 输出电流。2. 根据权利要求1所述的太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于：所 述动力学仿真计算模块实现为：首先采集卫星上执行机构信息，经过姿态动力学计算，计算 出当前卫星姿态信息；然后根据卫星所在轨道和当前卫星姿态信息，得到为太阳在卫星本 体坐标系中的方位，即太阳矢量ξ，通过太阳电池在卫星的安装信息得到太阳电池法线向 量;最后，根据公式cos0= ：^：*玄计算出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度Θ;太阳电 池在卫星的安装信息包括太阳电池片配置数量、太阳电池片安装位置、太阳电池片安装角 度。动力学仿真计算模块可W同时实现若干个太阳电池的角度计算。3. 根据权利要求1所述的太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于：所 述角度与电流换算模块中，采用查表法得出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度Θ，太阳电 池电流信息理论值Il=ILoXcosΘ (1) L。为θ=0°时太阳电池电流值，Iu通过真实物理实验给出参考值，通过所述公式 (1)计算不同入射角得到一组太阳电池电流的理论值，经过真实物理实验数值进行修正后， 将太阳矢量入射卫星太阳电池的角度所对应的太阳电池电流信息曲线表格化存储，供查表 使用。4. 根据权利要求2所述的太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于：通 过输入不同的太阳电池在卫星的安装信息，则得到不同的太阳电池法线向量I；，能够仿真 不同的太阳电池片安装配置，为太阳电池定姿方法提供半物理仿真试验依据。5. 根据权利要求3所述的太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于：所 述角度与电流换算模块还具备选择环境溫度功能，能够满足不同环境溫度下的测试需求； 通过一组不同的环境溫度下的真实物理实验，得到与溫度相关的太阳矢量入射卫星太阳电 池角度与太阳电池电流信息的一组曲线，并将曲线表格化存储，该组曲线在需要进行溫度 信息补偿时调用，使用时可W设定不同的环境溫度，角度与电流换算模块根据设定的溫度 调用该溫度相关的曲线，进行角度与电流换算。6. 根据权利要求1所述的太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，其特征在于：所 述太阳电池模拟器有若干个独立电流输出通道，根据需要选择通道，模拟若干个太阳电池； 同时太阳电池模拟器还可W设计有保护电流和保护电压，能够避免地面测试设备过流或过 压导致的事故。7. -种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试方法，其特征在于实现步骤如下： (1)动力学仿真计算模块采集卫星执行机构信息，进行姿态动力学计算，计算出卫星当 前卫星姿态信息，并根据当前卫星轨道信息和若干个卫星太阳电池安装信息，计算得出太 阳矢量入射卫星太阳电池的角度； (2) 角度与电流换算模块将太阳矢量入射卫星太阳电池的角度通过查表法换算出太阳 电池电流信息； (3) 太阳电池模拟器根据太阳电池数量信息和太阳电池电流信息，模拟若干个太阳电 池输出电流； (4) 卫星电源分系统采集模拟器输出的电流，与数管计算机通讯，数管计算机根据电流 大小，算出此时的太阳矢量信息，进而根据太阳矢量进行定姿运算；数管计算机根据算出的 姿态信息，按照控制目标，控制卫星执行机构动作。
【专利摘要】本发明涉及一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统及测试方法，包括：动力学仿真计算模块、角度与电流换算模块、太阳电池模拟器，其中动力学仿真计算模块，负责计算得出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度；角度与电流换算模块，将动力学仿真计算模块给出的太阳矢量入射卫星太阳电池的角度；通过查表法换算出太阳电池电流信息；太阳电池模拟器，根据太阳电池数量信息和太阳电池电流信息，模拟若干个太阳电池输出电流。本发明具有测试成本低，安全可靠，能够满足卫星控制分系统闭环测试长期运行的要求。
【IPC分类】G05B13/04
【公开号】CN105404148
【申请号】CN201510844327
【发明人】卢彦杰, 曾鸿, 宋明轩
【申请人】航天东方红卫星有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月26日