静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法及系统，包括如下步骤：步骤S1：将帆板太阳角计测得的电流数据进行野值剔除处理；步骤S2：将步骤一得到的电流剔野数据进行平滑滤波处理；步骤S3：以步骤二得到的电流平滑滤波数据进行太阳跟踪角解算，得到三组太阳跟踪角；步骤S4：以步骤三得到的三组太阳跟踪角作为输入，计算两两之间差值并与太阳角计故障阈值相比较，判断太阳角计是否故障；步骤S5：星上自主计算卫星光照情况，当卫星处于阴影期时，不进行太阳角计星上自主诊断。本发明专利技术可用于静止轨道卫星在轨期间帆板太阳角计故障自主诊断，及时发现帆板太阳角计故障，保证太阳阵实时指向太阳，确保卫星能源安全。全。全。

【技术实现步骤摘要】
静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法及系统


[0001]本专利技术涉及空间飞行器总体
，具体地，涉及静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法及系统。

技术介绍

[0002]由于太阳是一个非常明亮的点光源，易于敏感与识别，给敏感器的设计和姿态确定算法的制定带来极大方便，因此太阳敏感器成为各种航天器首选的姿态敏感部件。太阳敏感器不但可用于星体姿态的测量，而且可直接用于太阳电池阵的定位与星敏感器的保护等广泛的用途。根据工程中的技术要求，太阳敏感器的视场可设计为几分的小视场到128
°×
128
°
的大视场，分辨率可达到秒的量级。
[0003]太阳敏感器有三种基本类型。太阳出现敏感器(0
‑
1式太阳敏感器)，输出信号是恒定的，用以表示太阳是否出现在视场内；模拟式太阳敏感器，输出信号是太阳角的连续函数；数字式太阳敏感器，输出信号是太阳角的编码形式的离散函数。本专利技术方法所述的帆板太阳角计属于模拟式太阳敏感器，其视场为几十度、精度可达
±1°
，用于卫星太阳电池阵对日捕获与跟踪。该型太阳敏感器已经广泛应用于FY
‑
3、FY
‑
4、GF
‑
5系列卫星控制系统与太阳阵跟踪系统。
[0004]太阳阵能否稳定对日跟踪关系到卫星能源安全，而帆板太阳角计作为帆板对日闭环控制的输入，其工作状态直接影响帆板对日跟踪能力。本专利技术方法面向工程实际，利用帆板太阳角计工作原理及信号特性，提出了一种静止轨道卫星太阳角计在轨自主诊断方法。本专利技术可应用于卫星控制系统或太阳阵跟踪系统研制研发过程。
[0005]专利申请号为：CN201610081893.6，名称为：一种可靠太阳帆板自主跟踪太阳控制方法，介绍了根据太阳模型和卫星轨道完成帆板转动目标角度计算及通过增量调整和停转保持的方法调整太阳跟踪角，但未阐述静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法。
[0006]专利号为2015106168439、名称为“一种双轴微型模拟式太阳敏感器”，介绍了一种双轴微型模拟式太阳敏感器，详细描述了该敏感器的组成结构与工作原理，但未阐述静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法。
[0007]专利号为2017103386430、名称为“一种两轴纳型精太阳敏感器”，介绍了一种两轴纳型精太阳敏感器，详细描述了该敏感器的组成结构与工作原理，但未阐述静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法。
[0008]专利文献CN107014398B(申请号：201710240152.2)公开了一种卫星模拟太阳敏感器故障检测方法及装置，该方法包括：获取模拟太阳敏感器在当前周期的遥测数据；根据遥测数据，确定当前周期内卫星工作模式是否为预设模式；若为预设模式，则通过联合诊断方式计算模拟太阳敏感器输出角度的预测值；根据预测值和遥测数据包括的输出角度的遥测值，判断模拟太阳敏感器在当前周期是否出现故障。本专利技术实施例以联合诊断方式计算输出角度的预测值，结合预测值和遥测数据包含的遥测值，定量诊断是否出现故障，及时快速地发现遥测数据的异常变化，提高卫星在轨自主诊断及地面测试数据判读的精确性和可靠
性。

技术实现思路

[0009]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法及系统。
[0010]根据本专利技术提供的一种静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，包括：
[0011]步骤S1：将帆板太阳角计测得的电流数据进行野值剔除处理，得到电流剔野数据；
[0012]步骤S2：将电流剔野数据进行平滑滤波处理，得到电流平滑滤波数据；
[0013]步骤S3：电流平滑滤波数据进行太阳跟踪角解算，得到三组太阳跟踪角；
[0014]步骤S4：根据三组太阳跟踪角计算两两之间差值并与太阳角计故障阈值相比较，判断太阳角计是否故障。
[0015]优选地，所述帆板太阳角计包括：预设数量的太阳电池片及光栏；太阳光通过光栏后照射在预设数量的太阳电池片上，太阳电池片的照射感光面积随太阳入射角度变化而变化，从而使得预设数量的太阳电池片的输出电流相应发生改变。
[0016]优选地，所述太阳跟踪角作为太阳阵与太阳之间相对关系的表征量，太阳跟踪角为太阳方向矢量在XpOpZp面上的投影和太阳电池阵法线的夹角。
[0017]优选地，通过野值剔除和平滑滤波的方法提取太阳角计输出电流测量数据中的有效信息。
[0018]优选地，所述步骤S3采用：控制计算机通过AD采样将太阳角计输出的四路电流模拟信号转化为数字量；根据太阳角计特性，四路电流信号解算为三组太阳跟踪角。
[0019]优选地，星上自主计算卫星光照情况，当卫星处于阴影期时，不进行太阳角计星上自主诊断。
[0020]优选地，当卫星位于阴影区时，太阳角计各电池片输出电流均为零，无法利用太阳角计输出电流来解算太阳跟踪角，并无法进行太阳角计故障诊断，因此阴影期间不进行在轨自主故障诊断。
[0021]根据本专利技术提供的一种静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断系统，包括：
[0022]模块M1：将帆板太阳角计测得的电流数据进行野值剔除处理，得到电流剔野数据；
[0023]模块M2：将电流剔野数据进行平滑滤波处理，得到电流平滑滤波数据；
[0024]模块M3：电流平滑滤波数据进行太阳跟踪角解算，得到三组太阳跟踪角；
[0025]模块M4：根据三组太阳跟踪角计算两两之间差值并与太阳角计故障阈值相比较，判断太阳角计是否故障。
[0026]优选地，所述帆板太阳角计包括：预设数量的太阳电池片及光栏；太阳光通过光栏后照射在预设数量的太阳电池片上，太阳电池片的照射感光面积随太阳入射角度变化而变化，从而使得预设数量的太阳电池片的输出电流相应发生改变；
[0027]所述太阳跟踪角作为太阳阵与太阳之间相对关系的表征量，太阳跟踪角为太阳方向矢量在XpOpZp面上的投影和太阳电池阵法线的夹角。
[0028]优选地，星上自主计算卫星光照情况，当卫星处于阴影期时，不进行太阳角计星上自主诊断；
[0029]当卫星位于阴影区时，太阳角计各电池片输出电流均为零，无法利用太阳角计输
出电流来解算太阳跟踪角，并无法进行太阳角计故障诊断，因此阴影期间不进行在轨自主故障诊断。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0031]本专利技术提供的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法利用帆板太阳角计工作原理及信号特性，按照三种计算方式得到三组帆板太阳跟踪角，通过比较三组跟踪角之间的相对关系判断太阳角计是否正常工作。按照本专利技术提供的诊断方法，无需地面人员介入，由卫星在轨自主完成诊断，能够第一时间发现故障并采取应对措施，保证卫星太阳阵能够实时对准太阳，确保整星能源安全。
附图说明
[0032]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，包括：步骤S1：将帆板太阳角计测得的电流数据进行野值剔除处理，得到电流剔野数据；步骤S2：将电流剔野数据进行平滑滤波处理，得到电流平滑滤波数据；步骤S3：电流平滑滤波数据进行太阳跟踪角解算，得到三组太阳跟踪角；步骤S4：根据三组太阳跟踪角计算两两之间差值并与太阳角计故障阈值相比较，判断太阳角计是否故障。2.根据权利要求1所述的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，所述帆板太阳角计包括：预设数量的太阳电池片及光栏；太阳光通过光栏后照射在预设数量的太阳电池片上，太阳电池片的照射感光面积随太阳入射角度变化而变化，从而使得预设数量的太阳电池片的输出电流相应发生改变。3.根据权利要求1所述的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，所述太阳跟踪角作为太阳阵与太阳之间相对关系的表征量，太阳跟踪角为太阳方向矢量在XpOpZp面上的投影和太阳电池阵法线的夹角。4.根据权利要求1所述的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，通过野值剔除和平滑滤波的方法提取太阳角计输出电流测量数据中的有效信息。5.根据权利要求1所述的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，所述步骤S3采用：控制计算机通过AD采样将太阳角计输出的四路电流模拟信号转化为数字量；根据太阳角计特性，四路电流信号解算为三组太阳跟踪角。6.根据权利要求1所述的静止轨道卫星帆板太阳角计在轨自主诊断方法，其特征在于，星上自主计算卫星光照情况，当卫星处于阴影期时，不进行太阳角计星上...

【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，许海玉，曾擎，边志强，李绿萍，徐凯，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：