一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统，所述方法包括：根据待安装轨道卫星的地心‑卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；将所述地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。通过分析卫星在轨运行期间“卫星‑地心/太阳”矢量在卫星本体坐标系中的分布，建立了卫星对日定向模式下空间杂散光边界曲线的分析模型，从而确定星敏感器安装指向及杂散光抑制角，为具有对日定向模式的太阳同步轨道卫星星敏感器安装指向提供了指导。

【技术实现步骤摘要】
一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统
本专利技术涉及航天器姿态测量领域，更具体地，涉及一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统。
技术介绍
为获取充足的能量，卫星在轨运行期间太阳能帆板向应指向太阳，但对于一些微纳卫星，其太阳能板固定在卫星上无法相对卫星进行旋转，对于此类卫星，在不处于对地观测模式下，太阳能帆板所在平面需指向太阳进行旋转。因此，该类卫星一般有两种工作模式：对地观测模式和对日定向模式。当卫星太阳能帆板与X轴向垂直，在对日定向模式下，卫星本体坐标系X轴向应始终指向太阳。星敏感器作为一种高精度、高可靠性的姿态敏感测量器件，当前在航天飞行器中得到了广泛的使用。这种敏感器的主要原理是：利用恒星位置相对于惯性空间基本不动的规律，通过对一个天区的恒星光电成像获取星图，再对星图进行处理和识别得到测量敏感器光轴在惯性空间指向，经过星敏感器在航天器安装坐标系与航天器姿态坐标系的转换即可得到航天器的三轴姿态；与其它姿态敏感器相比，星敏感器以恒星作为姿态测量参考基准，可以输出极高精度的绝对姿态信息并广泛应用于空间飞行器。然而，在轨运行中，星敏感器在工作过程中除了能够接收到目标星的能量外，还会受到地球大气层反射光、太阳光以及各种星体发出的光等杂散辐射的干扰。杂散光进入星敏感器视场，使得背景噪声提高、像面对比度降低，严重时甚至会使目标图像或信号完全被杂光噪声所淹没，对星敏感器星点提取的准确性与可靠性带来较大的影响，因此不合理的星敏感器安装指向将会降低成像质量和信噪比，甚至使星点淹没在背景杂散光中导致星敏感器失效。现有技术中星敏感器安装时，一般通过已知卫星轨道、机动姿态、杂散光抑制角度等参数，在确定星敏感器初始安装位置的基础上，通过迭代仿真判断星敏感器指向与杂散光夹角是否满足杂散光抑制角度要求来优化星敏感器安装指向。但该方法通过不断调整星敏感器的安装角度和工况条件确定出合适的星敏感器安装角度，设计方法十分复杂，同时难以给出星敏感器指向与杂散光抑制角的关系。
技术实现思路
本专利技术提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统，解决了现有技术中，方法复杂，难以给出星敏感器指向与杂散光抑制角的关系，只能通过不断调整星敏感器的安装角度和工况条件确定出合适的星敏感器安装角度，造成降低成像质量和信噪比、以及星敏感器失效的问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，包括：根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；将所述地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。作为优选的，根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线，还包括：通过卫星工具包STK仿真轨道卫星的运行轨迹，根据待安装卫星的轨道参数，得到待安装轨道卫星在轨运行期间地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的分布，以及所述地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值。作为优选的，获取地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值后还包括：根据地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值得到地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线A、边界曲线B。作为优选的，获取轨道卫星的地气光半锥角具体包括：获取待安装轨道卫星到地球中心的距离，并计算得到所述待安装轨道卫星的地气光半锥角：δa＝arcsin((Re+d)/Rs)式中，δa为地气光半锥角，Re为地球半径，d为大气层高度，Rs为待安装轨道卫星到地球中心的距离。作为优选的，根据地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线具体包括：根据地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线和地气光半锥角得到地气光旋转边界曲线C、D，基于所述地气光旋转边界曲线在卫星本体坐标系中的边界曲线，得到地气光边界曲线E、地气光边界曲线F。作为优选的，还包括：将所述地气光边界曲线E、地气光边界曲线F共同围绕区域的区域中心作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向。一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取系统，包括：地气光边界曲线获取模块，用于根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；卫星星敏感器角度计算模块，用于计算所述地气光边界曲线围绕区域，并将地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。作为优选的，所述地气光边界曲线获取模块包括轨道卫星仿真单元和边界曲线获取单元；所述轨道卫星仿真单元用于通过卫星工具包STK仿真轨道卫星的运行轨迹，根据待安装卫星的轨道参数，得到待安装轨道卫星在轨运行期间地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的分布，以及所述地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值；所述边界曲线获取单元用于根据地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值得到地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线A、边界曲线B。一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如上述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法。一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如上述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法。本专利技术提出一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法和系统，通过分析卫星在轨运行期间“卫星-地心/太阳”矢量在卫星本体坐标系中的分布，建立了卫星对日定向模式下空间杂散光边界曲线的分析模型，从而确定星敏感器安装指向及杂散光抑制角，为具有对日定向模式的太阳同步轨道卫星星敏感器安装指向提供了指导。附图说明图1为根据本专利技术实施例的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法流程框图；图2为根据本专利技术实施例的卫星本体坐标系地心-卫星矢量分布示意图；图3为根据本专利技术实施例的地心-卫星矢量区域边界曲线示意图；图4为根据本专利技术实施例的Z轴正方向地气光边界曲线示意图；图5为根据本专利技术实施例的卫星对日定向模式不受杂散光干扰区域示意图；图6为根据本专利技术实施例的星敏感器安装指向示意图；图7为根据本专利技术实施例的对日定向卫星星敏感器安装指向获取设备的结构框图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如图1所示，图中示出了一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，包括：根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；将所述地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。在本实施例中，为了避免地球反照光对星敏感器的影响，通过根据待安装轨道卫星的轨道参数，计算轨道卫星的地气光边界曲线，从而根据地气光边界曲线得到不受杂散光干扰区域，并将所述不受杂散光干扰区域作为待安装星敏感器的指向区域，为进行卫星星敏感器的安装提供安装角度依据。在本实施例中，根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，包括：根据待安装轨道卫星的地心‑卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；将所述地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。

【技术特征摘要】
1.一种对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，包括：根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线；将所述地气光边界曲线围绕的不受杂散光干扰区域作为待安装轨道卫星星敏感器的安装指向区域。2.根据权利要求1所述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，根据待安装轨道卫星的地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线，还包括：通过卫星工具包STK仿真轨道卫星的运行轨迹，根据待安装卫星的轨道参数，得到待安装轨道卫星在轨运行期间地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的分布，以及所述地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值。3.根据权利要求2所述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，获取地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值后还包括：根据地心-卫星矢量与卫星本体坐标系中各轴的夹角极值得到地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线A、边界曲线B。4.根据权利要求1所述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，获取轨道卫星的地气光半锥角具体包括：获取待安装轨道卫星到地球中心的距离，并计算得到所述待安装轨道卫星的地气光半锥角：δa＝arcsin((Re+d)/Rs)式中，δa为地气光半锥角，Re为地球半径，d为大气层高度，Rs为待安装轨道卫星到地球中心的距离。5.根据权利要求3所述的对日定向卫星星敏感器安装指向获取方法，其特征在于，根据地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线和地气光半锥角得到地气光边界曲线具体包括：根据地心-卫星矢量在卫星本体坐标系中的边界曲线和地气光半锥角得到地气光旋转边界曲线，基于所述地气光旋转边界曲线在卫星本体坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢飞，王赓，尤政，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11