一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法技术

一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，涉及在轨太阳位置计算技术及跟踪领域；解决了在完成电子学单机预热时间条件下缩短对日捕获过程以充分利用太阳窗口期进行对日探测的问题。该方法为：太阳遥感仪器开始实时接收广播消息和轨道瞬根数据，并根据该信息实时计算太阳在二维转台坐标系内方位、俯仰角度，轨道预报功能计算下一轨电子学单机加电预热位置，卫星运行到该位置时，太阳遥感仪器给电子学单机加电预热，并开始根据实时计算的太阳角度控制二维跟踪转台实现对日预指向，当太阳位置进入二维转台转动范围时，二维转台实现对日捕获，本发明专利技术同时实现对日捕获和电子学单机预热时间的精准把控，同时实现的方式简单、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法


[0001]本专利技术涉及在轨太阳位置计算技术及跟踪领域，具体涉及一种星载软件快速对日捕获、跟踪方法。

技术介绍

[0002]航天领域太阳遥感仪器搭载在卫星平台上，需要完成在轨对日捕获、持续跟踪、探测任务，由于二维跟踪转台转动范围以及轨道倾角限制，使得太阳遥感仪器在轨满足跟踪太阳时间(太阳窗口期)有限，而太阳遥感仪器对日探测时间往往根据太阳窗口期设定，同时电子学单机需要预热一定时间(如30分钟
±
10秒)才能稳定工作。这就要求太阳遥感仪器在预热时间满足后具备对日快速捕获、跟踪功能，即在满足电子学单机加电预热30分钟
±
10秒的同时，二维跟踪转台即可捕获、跟踪太阳以减少占用太阳窗口时间。为不影响整星姿态，转台转动速度一般控制在0.25
°
/s，以转台方位、俯仰极限角度为30
°
计算为例，太阳从转台的某个极限方向进入转台的转动范围，若此时转台从零点开始捕获太阳到捕获、跟踪成功，所需时间约为123秒，这样该过程占用了太阳窗口期123秒。
[0003]因此，在完成电子学单机预热时间条件下如何缩短对日捕获过程以充分利用太阳窗口期进行对日探测成为难题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法。
[0005]一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，包括如下步骤：
[0006]步骤一、卫星入轨后向太阳遥感仪器加电，所述太阳遥感仪器实时接收卫星发送的广播消息和轨道瞬根数据，所述太阳遥感仪器根据接收的信息实时计算太阳在二维跟踪转台坐标系下的方位角和俯仰角；
[0007]步骤二、根据轨道预报功能，当本轨太阳遥感仪器进行对日探测时，本轨在太阳窗口期起点前X分钟控制电子学单机加电预热，预热时间通过数据注入更改；同时控制二维跟踪转台在程控跟踪模式下进行对日预指向，即所述二维跟踪转台根据广播消息、轨道瞬根数据计算的太阳角度进行对日指向；
[0008]步骤三、当太阳进入二维跟踪转台转动范围时，所述二维跟踪转台实现对日捕获，同时所述二维跟踪转台切换到导行镜跟踪模式；即二维跟踪转台根据导行镜偏移量进行对日持续跟踪，直至探测结束。
[0009]本专利技术的有益效果：本专利技术解决了现有技术中不能兼顾对日捕获和精准的预热时间把控等问题，突破了现有技术中此难点，能够同时实现对日捕获和电子学单机预热时间的精准把控。
[0010]本专利技术利用广播消息、轨道瞬根计算太阳角度，太阳在二维转台范围外，控制转台对日预指向，当太阳进入二维转台范围时，转台可在3秒内实现对日捕获、跟踪，电子学预热
时间误差在1秒以内；本专利技术能够极大缩短对日捕获、跟踪过程的时间，且软件实现简单、可靠。
附图说明
[0011]图1为本专利技术所述的一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法的流程图。
[0012]图2为根据本专利技术一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法的卫星平台在轨运行简图。
具体实施方式
[0013]结合图1和图2说明本实施方式，一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，包括如下步骤：
[0014]步骤一、卫星入轨后给太阳遥感仪器加电，卫星开始实时发送广播消息和轨道瞬根数据至太阳遥感仪器。太阳遥感仪器能够根据接收的广播消息(1秒/次)和轨道瞬根(2秒/次)数据实时计算太阳在二维跟踪转台坐标下的太阳位置。太阳在二维跟踪转台坐标下的太阳位置即太阳在二维跟踪转台坐标下的方位角和俯仰角。
[0015]所述太阳遥感仪器能够根据接收的广播消息和轨道瞬根数据实时计算太阳在二维跟踪转台坐标系下的太阳位置不受卫星轨道计数N(N≥0)的限制。
[0016]步骤二、根据轨道预报功能，当本轨太阳遥感仪器进行对日探测时，本轨在太阳窗口期起点前X分钟控制电子学单机加电预热，预热时间通过数据注入更改；同时控制二维跟踪转台在程控跟踪模式下进行对日预指向，即所述二维跟踪转台根据广播消息、轨道瞬根数据计算的太阳角度进行对日指向；具体过程为：
[0017]步骤二一、太阳遥感器仪器轨道预报功能可计算上一轨(记第M轨，M≥1)太阳窗口期起点(B点)，本轨(第M+1轨)太阳窗口期起点记为C点，由于太阳同步轨道(如晨昏轨道)相邻两轨的太阳窗口期起点相差为2秒(CB段)，从而可根据第M轨太阳窗口期起点(B点)计算出本轨电子学单机预热开始点为A点，其中AB段对应预热时间，为X分钟，该时间可通过数据注入更改，X为非负整数且X范围由软、硬件系统功能决定。
[0018]步骤二二、当卫星运行到A点时，则跳转到步骤二三，否则重复步骤二二。
[0019]步骤二三、二维转台工作在程控跟踪模式下，根据广播消息、轨道瞬根数据计算的太阳位置控制二维转台转动进行对日预指向。
[0020]本实施方式中，二维转台方位正、负方向运行最大角度记为+α、
‑
β，α>0、β>0；二维转台俯仰正、负方向运行最大角度记为+θ、
‑
Ω(θ>0、Ω>0)，二维转台机械结构设计完成后α、β、θ、Ω均为固定值，该角度也称转台的极限角度。太阳遥感仪器根据广播消息、轨道瞬根数据实时计算的二维转台坐标系下太阳方位、俯仰角度记为γ、δ。卫星运行在AC段过程中，由于太阳在二维转台转动范围外，当γ>+α、γ<
‑
β与δ>+θ、δ<
‑
Ω都满足时，则在方位方向上控制二维转台转动到极限位置+α或
‑
β，在俯仰方向上控制二维转台转动到极限位置+θ或
‑
Ω；当实时计算的太阳角度某一方向上小于或等于相应方向二维转台极限角度时，即+α≥γ≥
‑
β或+θ≥δ≥
‑
Ω有一组条件满足时，在此方向上控制二维转台转动到计算的角度位置(γ或δ)，另一方向控制二维转台转动到相应极限位置。总之，在AC段内二维转台某一方向
或者两个方向转动到极限角度位置等待太阳进入二维转台范围。
[0021]步骤三、当卫星到达本轨太阳窗口期起点(C点)时，即太阳开始进入二维转台的转动范围，二维转台立即实现对日捕获。二维转台对日捕获时间为CD段。由于太阳遥感仪器接收轨道瞬根的周期为2秒，将转台控制延时等因素考虑后，CE段时间最大为3秒，即对日捕获过程为3秒，根据轨道情况CB段最大为2秒，时间预热时间为X分钟+1秒，所述X＝30。因此，在E点二维转台开始对日跟踪、系统对日探测。太阳遥感仪器对日探测结束时，关闭电子学单机，二维跟踪转台结束对日跟踪回到零点。
[0022]步骤三一、当卫星到达本轨太阳窗口期起点(C点)时，跳转到步骤三二，否则重复步骤三一。
[0023]步骤三二、太阳位置开始进入二维转台的转动范围，即+α≥γ≥...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，其特征在于：该方法由以下步骤实现：步骤一、卫星入轨后向太阳遥感仪器加电，所述太阳遥感仪器实时接收卫星发送的广播消息和轨道瞬根数据，所述太阳遥感仪器根据接收的信息实时计算太阳在二维跟踪转台坐标系下的方位角和俯仰角；步骤二、根据轨道预报功能，当本轨太阳遥感仪器进行对日探测时，本轨在太阳窗口期起点前X分钟控制电子学单机加电预热，预热时间通过数据注入更改；同时控制二维跟踪转台在程控跟踪模式下进行对日预指向，即所述二维跟踪转台根据广播消息、轨道瞬根数据计算的太阳角度进行对日指向；步骤三、当太阳进入二维跟踪转台转动范围时，所述二维跟踪转台实现对日捕获，同时所述二维跟踪转台切换到导行镜跟踪模式；即二维跟踪转台根据导行镜偏移量进行对日持续跟踪，直至探测结束。2.根据权利要求1所述的一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，其特征在于：所述步骤一中太阳遥感仪器能够根据接收的广播消息和轨道瞬根数据实时计算太阳在二维跟踪转台坐标系下的太阳位置且不受卫星轨道计数N(N≥0)的限制。3.根据权利要求1所述的一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，其特征在于：步骤二中，在太阳进入二维跟踪转台转动范围前，二维跟踪转台处在极限角度位置等待太阳进入导行镜视场，导行镜固定在二维跟踪转台上，视场角为2
°×2°
的圆形视场，且导行镜坐标系与二维转台坐标系重合。4.根据权利要求1所述的一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，其特征在于：所述步骤二的具体过程为：步骤二一、所述太阳遥感器仪器轨道预报功能用于计算上一轨太阳窗口期起点，本轨太阳窗口期起点，根据上一轨太阳窗口期起点计算本轨电子学单机预热开始点，所述上一轨太阳窗口期起点(B点)到所述本轨电子学单机预热开始点(A点)对应的预热时间为X分钟；X为非负整数。步骤二二、当卫星运行到所述本轨电子学单机预热开始点时，则执行步骤二三；否则，重复执行步骤二二；步骤二三、所述二维跟踪转台工作在程控跟踪模式下，根据广播消息、轨道瞬根数据计算的太阳位置控制二维转台转动进行对日预指向。5.根据权利要求4所述的一种太阳同步轨道星载软件快速对日捕获、跟踪方法，其特征在于：步骤二三的具体过程为：所述二维跟踪转台方位的正负方向运行的最大角度记为+α、
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【专利技术属性】
技术研发人员：邵英秋，黄煜，李占峰，林冠宇，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：