航天器二维太阳敏感器量测的方法技术

本发明专利技术提供了一种航天器二维太阳敏感器量测的方法，包括：用四片电池片L1、L2、L3、L4组成金子塔型的航天器二维太阳敏感器，并定义航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ；在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第一图形表示太阳矢量RsA与航天器二维太阳敏感器的四片电池片的空间关系；根据第一图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第二图形表示航天器二维太阳敏感器的每片电池片法线和太阳矢量RsA的边角关系；根据第二图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系下推导每片电池片的电流与两个角度的定量关系，根据所述定量关系确定所述两个角度。本发明专利技术能够提高量测太阳矢量方向的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术本专利技术涉及太阳敏感器测量技术，尤其是一种航天器二维太阳敏感器量测 的方法。
技术介绍
各种近地航天器和深空探测器发展迅速，测量太阳矢量与航天器本体或太阳电池 阵的位置关系是必不可少的环节，直接影响航天器在轨能源的获取。因此针对太阳敏感器 的合理测量方法至关重要，复杂程度影响工程实现，测量精度直接影响能源获取效果。目 前，大多数航天器均配置太阳敏感器，以量测太阳矢量与航天器本体或者太阳电池阵的定 量关系，其主要功能为：有效获取能源和全姿态捕获过程中的定位功能。 目前在轨航天器为有效获取能源和全姿态捕获过程中定量量测太阳矢量方位，其 比较成熟的测量方法主要有以下两种： 1. 如图1所示，以两片电池片的太阳敏感器为例，两片电池片具有一定 构型，通过两片电池片的受照强弱差异确定太阳矢量的位置，其测量公式为 22= a为标定系数，P为测量角度，同理确定另一维的测量角度，通过两个测量 角度确定太阳矢量方位； 2. 如图2所示，以具有四片同等大小电池片的太阳敏感器为例，四片电池片位于同一 平面且在"盒子"底部，通过四片电池片的受照面积大小差异确定太阳矢量的位置，其测量 公式：b为标定系数，0为测量角度，同理确定另一维的测量角 度，通过两个测量角度确定太阳矢量方位。 以上两种成熟的太阳敏感器测量方法广泛应用于航天器测量技术中。第一种方法 所用到的太阳敏感器体积较小，视场范围大，适合安装在太阳电池阵上或用于全姿态捕获 过程中的对日定向；第二种方法所用到的太阳敏感器体积较大，视场范围小，适合安装在较 大的航天器上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，能够提高量测太 阳矢量方向的精度。 为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括： 步骤一，用四片电池片LI、L2、L3、L4组成金子塔型的航天器二维太阳敏感器，并定义 航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ ; 步骤二，在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第一图形表示太阳矢量RsA 与航天器二维太阳敏感器的四片电池片的空间关系； 步骤三，根据第一图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第二图形表 示航天器二维太阳敏感器的每片电池片法线和太阳矢量RsA的边角关系； 步骤四，根据第二图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系下推导每片电池片的电 流与两个角度的定量关系，根据所述定量关系确定所述两个角度，其中，所述两个角度分别 为太阳矢量在ZOY平面上的投影与Z轴的夹角#:、太阳矢量在ZOX平面上的投影与Z轴的 夹角& 进一步的，在上述方法中，步骤三包括： 用AB、AC、AP、AQ分别表示电池片LI、L2、L3、L4的法线，则面ABC即为其法平面， 興，则AE是太阳矢量在法平面ABC上的投影，面ABC在面ZOY上，面PAQ在面 ZOX上，RsG I面APQ，则AG为太阳矢量在面PAQ上的投影，F为BC的中点，则AF在Z轴上， ZBAC = y , y为每片电池片L1、L2、L3、L4分别与金子塔型的航天器二维太阳敏感器的 底面的夹角，13卬> ^90°。 进一步的，在上述方法中，步骤四包括： 设太阳矢量1?? =:丨:，通过每片电池片输出电流的大小确定AE = q 99，其中，h、i2、i3、i 4分别为每片电池片L1、L2、L3、L4输出的电 流3、a 4分别为太阳矢量和每片电池片法线的夹角，S是每片电池片的面积， K是比例系数； 根据得到如下公式（1)和 (2)：由余弦公式得到公式（3):由 Ri ，设:，得到公式（4):由公式（3)和⑷推导出（BE-CEXKE+CI^FtYco-si^nsa〗.），由于每片电池 片LI、L2、L3、L4分别与金子塔型的航天器二维太阳敏感器的底面的夹角Γ已知，得到： 根据公式（5)式得到：，与EF的求法同理，得到由 于 _鍵4_. ，得至Ll， ? .a::......由⑴和（2)式得到：将代入公式（6)和（7)，得到公式（8)和 (9)：根据公式（8)和（9)得到太阳矢量在ZOY平面上的投影与Z轴的夹角P、太阳矢量在 ZOX平面上的投影与Z轴的夹角P。 与现有技术相比，本专利技术通过用四片电池片L1、L2、L3、L4组成金子塔型的航天器 二维太阳敏感器，并定义航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ ;在航天器二维太阳敏 感器的量测坐标系XYZ下，用第一图形表示太阳矢量RsA与航天器二维太阳敏感器的四片 电池片的空间关系；根据第一图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第二 图形表示航天器二维太阳敏感器的每片电池片法线和太阳矢量RsA的边角关系；根据第二 图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系下推导每片电池片的电流与两个角度的定量 关系，根据所述定量关系确定所述两个角度，其中，所述两个角度分别为太阳矢量在ZOY平 面上的投影与Z轴的夹角摩、太阳矢量在ZOX平面上的投影与Z轴的夹角泠，能够提高量 测太阳矢量方向的精度，方法简单，易于实现，适用于近地航天器和深空探测器。【附图说明】 图1是现有的一定构型的几片电池片与太阳光的关系图； 图2是现有的同等大小电池片与太阳光的关系图； 图3是本专利技术一实施例的二维太阳敏感器量测坐标系图； 图4是图1的二维太阳敏感器的金字塔型电池片法线和太阳矢量的边角关系示意图。【具体实施方式】 为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本专利技术作进一步详细的说明。 如图3和4所示，本专利技术提供一种，包括： 步骤S1，如图3所示，用四片电池片LI、L2、L3、L4组成金子塔型的航天器二维太阳敏 感器，并定义航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ ; 步骤S2,在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第一图形即图3表示太阳矢 量RsA与航天器二维太阳敏感器的四片电池片的空间关系； 步骤S3,根据第一图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第二图形即 图4表示航天器二维太阳敏感器的每片电池片法线和太阳矢量RsA的边角关系；具体的， 图4中用AB、AC、AP、AQ分别表示电池片LI、L2、L3、L4的法线，则面ABC即为其法平面， ，则AE是太阳矢量在法平面ABC上的投影，面ABC在面Ζ0Υ上，面PAQ在面 Ζ0Χ上，RsG丄面APQ，则AG为太阳矢量在面PAQ上的投影，F为BC的中点，则AF在Z轴上， = y ^为每片电池片L1、L2、L3、L4当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天器二维太阳敏感器量测的方法，其特征在于，包括：步骤一，用四片电池片L1、L2、L3、L4组成金子塔型的航天器二维太阳敏感器，并定义航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ；步骤二，在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第一图形表示太阳矢量RsA与航天器二维太阳敏感器的四片电池片的空间关系；步骤三，根据第一图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系XYZ下，用第二图形表示航天器二维太阳敏感器的每片电池片法线和太阳矢量RsA的边角关系；步骤四，根据第二图形在航天器二维太阳敏感器的量测坐标系下推导每片电池片的电流与两个角度的定量关系，根据所述定量关系确定所述两个角度，其中，所述两个角度分别为太阳矢量在ZOY平面上的投影与Z轴的夹角、太阳矢量在ZOX平面上的投影与Z轴的夹角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祖立业，周连文，朱庆华，
申请(专利权)人：上海新跃仪表厂，
类型：发明
国别省市：上海;31