体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法
【专利摘要】本发明提供了一种体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，包括如下步骤：步骤1：定义立方体卫星各个面的初始时刻法向矢量；步骤2：计算地球本体相对卫星的张角，判断立方体卫星是否处于地影；步骤3：计算卫星运动过程中立方体卫星的各个面法向矢量的变化；步骤4：根据各个面法向矢量的变化和卫星是否处于地影，计算一个轨道周期内卫星能量总和。本发明通过分析太阳矢量与立方体卫星的角度变化关系，能够准确估计安装体装式电池阵的立方体卫星的能源；本发明中计算方法简单提高了计算效率。
【专利说明】体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及立方体卫星的能源预算，具体地，涉及一种体装式电池阵的立方体卫 星能源估算方法。
【背景技术】
[0002] 能源设计是卫星设计的基础，准确估计在轨的能源供给情况是电池阵设计论证的 重点，也是制约卫星功能扩展、工作模式设计的重要因素。
[0003] 经过对现有技术的检索，并没有发现现有技术中存在卫星能源估算方法或者类似 的方法，因此急需一种能够卫星能源估算方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种体装式电池阵的立方体卫星能 源估算方法。
[0005] 根据本发明提供的方法，可简便、快速、准确的估计立方体卫星在轨的能源供给 平衡情况，为卫星总体设计提供必要的支撑，是卫星论证不可缺少的环节。
[0006] 根据本发明提供的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1 :定义立方体卫星各个面的初始时刻法向矢量；
[0008] 步骤2 :计算地球本体相对卫星的张角，判断立方体卫星是否处于地影；
[0009] 步骤3 :计算卫星运动过程中立方体卫星的各个面法向矢量的变化；
[0010] 步骤4:根据各个面法向矢量的变化和卫星是否处于地影，计算一个轨道周期内 卫星能量总和。
[0011] 优选地，所述步骤1具体为定义如下象限：
[0012] 立方体卫星的I象限，即-X面的初始时刻法线矢量为[-1，0, 0]' ；
[0013] 立方体卫星的II象限，即-Y面初始时刻法线矢量为[0，-1，0]' ；
[0014] 立方体卫星的III象限，即+X面初始时刻法线矢量为[1，0, 0]' ；
[0015] 立方体卫星的IV象限，即Y面初始时刻法线矢量为[0, 1，0]' ；
[0016] 立方体卫星的V象限，即Z面初始时刻法线矢量为[0, 0, 1]' ；
[0017] 立方体卫星的VI象限，即-Z面初始时刻法线矢量为[0,0, -1]'。
[0018] 优选地，所述步骤2包括如下步骤：
[0019] 步骤2. 1 :计算地球本体相对立方体卫星的张角Yuntoa :
[0020]
【权利要求】
1. 一种体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1:定义立方体卫星各个面的初始时刻法向矢量； 步骤2 :计算地球本体相对卫星的张角，判断立方体卫星是否处于地影； 步骤3 :计算卫星运动过程中立方体卫星的各个面法向矢量的变化； 步骤4 :根据各个面法向矢量的变化和卫星是否处于地影，计算一个轨道周期内卫星 能量总和。
2. 根据权利要求1所述的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于， 所述步骤1具体为定义如下象限： 立方体卫星的I象限，即-X面的初始时刻法线矢量为[-1，0, 0] ' ； 立方体卫星的II象限，即-Y面初始时刻法线矢量为[0，_1，0]' ； 立方体卫星的III象限，即+X面初始时刻法线矢量为[1，0, 0]' ； 立方体卫星的IV象限，即Y面初始时刻法线矢量为[0，1，0]' ； 立方体卫星的V象限，即Z面初始时刻法线矢量为[0,0，1]' ； 立方体卫星的VI象限，即-Z面初始时刻法线矢量为[0, 0, -1] '。
3. 根据权利要求1或2所述的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于， 所述步骤2包括如下步骤： 步骤2. 1 :计算地球本体相对立方体卫星的张角Ymtoa :
其中，Re是地球半径，H是立方体卫星的轨道高度； 步骤2. 2:计算立方体卫星指向太阳矢量与立方体卫星指向地球矢量的夹角Y :
其中，Vxk为初始时刻卫星本体坐标系下卫星本体指向太阳的矢量，Vdx为初始时刻卫星 本体坐标系下地球指向卫星本体的矢量； 步骤2. 3 :判断立方体卫星是否处于地影， Y umbra〈 Y〈 Y umbra' 则判断立方体卫星进入地影，地影标志flag = 0。
4. 根据权利要求3所述的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于，所 述步骤3包括如下步骤： 步骤3. 1 :计算旋转矩阵R
其中，e为卫星绕轨道面法线旋转的角度； 步骤3. 2 :计算立方体卫星运动过程中各个面法向矢量的变化： 立方体卫星I的象限法线在参考系下矢量V1 = RX [-1，0, 0]'； ％ ; 其中，R表示旋转矩阵；□'表示行向量转置，即变成列向量； 立方体卫星的II象限法线在参考系下矢量V2 = RX [0，-1，0]' ； ％; 立方体卫星的III象限法线在参考系下矢量V3 = RX [1，0,0]'； ％; 立方体卫星的IV象限法线在参考系下矢量V4 = RX [0, 1，0]' ； ％ ; 立方体卫星的V象限法线在参考系下矢量V5 = RX [0,0，1]' ； ％; 立方体卫星的VI象限法线在参考系下矢量V6 = RX [0,0，-1]' ； ％。
5.根据权利要求4所述的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于，所 述步骤4包括如下步骤： 步骤4. 1 :计算立方体卫星各象限法线矢量与太阳的夹角：
其中，Vdk为初始时刻卫星本体坐标系下地心指向太阳矢量； 步骤4. 2 :计算一个轨道周期内立方体卫星能量总和， 立方体卫星的其中一个面获得的能源为，当flag = 0,则Wi = 0 ; 当 flag 关 0,则 Wi = KX n Xcos(AngvlsUN?V6SUN); 其中，Wi为立方体卫星的其中一个面获得的能源；i为自然数I < i < 6, K为常数,为 1358W/m2, n为电池的光电转换效率和布片效率的乘积； 则一个轨道周期内立方体卫星的总能源W为： W = SffiXVp 其中，Vp为立方体卫星六个象限的布片矢量。
【文档编号】G06F19/00GK104361210SQ201410572298
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】韩旭, 刘正全, 刘利军, 陈长春 申请人:上海卫星工程研究所