一种全方位太阳角测量方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种全方位太阳角测量方法及其系统，该系统通过根据卫星对日定向需求情况以及对日方向配置多台模拟太阳角计，并设计其安装方位，根据多台模拟太阳角计测量信息，实现全方位太阳角的计算测量。其优点是：本发明专利技术利用多台模拟太阳角计可以实现全方位的太阳角计算，不需要陀螺信息，综合实现了0

【技术实现步骤摘要】
一种全方位太阳角测量方法及其系统


[0001]本专利技术涉及太阳角测量领域，具体涉及一种全方位太阳角测量方法及其系统。

技术介绍

[0002]卫星捕获太阳及对日定向一般使用太阳敏感器，0
‑
1式太阳敏感器信息用于搜索太阳，测量太阳方位角的太阳敏感器(也称太阳角计)用于捕获太阳并对日定向。由于需根据太阳敏感器信号控制卫星按一定逻辑搜索太阳，还需要陀螺测量卫星角速度，以控制执行机构(飞轮或喷气)实现卫星搜索太阳并对日定向。然而上述测量方式所需测量工具及数据众多，特别是需要陀螺额外测量卫星角速度，在实际应用中操作比较繁琐。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种全方位太阳角测量方法及其系统，该方法利用多台模拟太阳角计可以实现全方位的太阳角计算，不需要陀螺测量信息，综合实现了0
‑
1式太阳敏感器和太阳角计的功能，简化了对日定向所需单机配置，降低了系统成本。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0005]一种全方位太阳角测量系统，包含：
[0006]多台模拟太阳角计，所述模拟太阳角计包含多个采样模块，多个采样模块的采样角度覆盖全方位三维角度，随着采样模块的太阳入射角发生变化，所述采样模块输出的信号强度随之变化，基于各个采样模块输出的信号强度可实现全方位太阳角的计算测量。
[0007]可选的，包含：第一模拟太阳角计，其安装于卫星本体对日方向中远离太阳的第一面的边缘，所述第一模拟太阳角计沿周向设置有多个采样模块；
[0008]第二模拟太阳角计，其安装于卫星本体对日方向中靠近太阳的第二面的边缘，所述第二模拟太阳角计沿周向设置有多个采样模块；
[0009]多个采样模块的采样角度覆盖全方位三维角度，随着采样模块的太阳入射角发生变化，所述采样模块输出的信号强度随之变化，基于各个采样模块输出的信号强度可实现全方位太阳角的计算测量。
[0010]可选的，卫星本体的对日方向平行于卫星本体的Z轴，所述第一模拟太阳角计安装于卫星本体的
‑
Z面，第二模拟太阳角计安装于卫星本体的+Z面；
[0011]所述第一模拟太阳角计和第二模拟太阳角计的水平面坐标相同；
[0012]可选的，所述第一模拟太阳角计包含第一采样模块、第二采样模块、第三采样模块和第四采样模块，所述第四采样模块与第二采样模块相对设置，所述第四采样模块位于外侧，所述第二采样模块位于内侧，所述第一采样模块、第二采样模块、第三采样模块和第四采样模块的采样电压信号分别为V
11
、V
12
、V
13
、V
14
；
[0013]所述第二模拟太阳角计包含第五采样模块、第六采样模块、第七采样模块和第八采样模块，所述第六采样模块与第八采样模块相对设置，所述第六采样模块位于外侧，所述第八采样模块位于内侧，所述第五采样模块、第六采样模块、第七采样模块和第八采样模块
的采样电压信号分别为V
21
、V
22
、V
23
、V
24
。
[0014]可选的，当所有采样模块的电池电压和大于0.1V时，为光照区；
[0015]当所有采样模块的电池电压和小于0.1V时，为阴影区；
[0016]当所有采样模块的电池电压和等于0.1V时，光照阴影标志不变更。
[0017]可选的，当所有采样模块的电池电压和小于0.1V时，太阳角置0；
[0018]当所有采样模块的电池电压和大于或等于0.1V时，全方位太阳角包含滚动太阳角Gdass、滚动伪速率Gdass_ω、俯仰太阳角Fyass和俯仰伪速率Fyass_ω，其中，
[0019](1)滚动太阳角和滚动伪速率：
[0020]当V
14
≥V
24
且V
14
+V
12
≥V
24
+V
22
且V
12
≥V
22
按公式(1)计算滚动太阳角Gdass
[0021][0022]当V
24
≥V
14
且V
12
≥V
22
且V
12
+V
24
≥V
22
+V
14
按公式(2)计算滚动太阳角Gdass
[0023][0024]当V
22
+V
24
≥V
14
+V
12
且V
22
≥V
12
且V
24
≥V
14
且V
22
≥V
24
按公式(3)计算滚动太阳角Gdass
[0025][0026]当V
22
+V
24
≥V
14
+V
12
且V
22
≥V
12
且V
24
≥V
14
且V
22
<V
24
按公式(4)计算滚动太阳角Gdass
[0027][0028]当V
22
≥V
12
且V
22
+V
14
≥V
12
+V
24
且V
14
≥V
24
按公式(5)计算滚动太阳角Gdass
[0029][0030]滚动太阳角Gdass进行滤波，即
[0031][0032]其中，k
‑
1表示上一节拍的滤波值，N为滤波系数，T为控制周期，模拟太阳角计的滚动伪速率Gdass_ω为
[0033]Gdass_ω＝(Gdass
‑
Gdss_f(k
‑
1))/N
ꢀꢀꢀ
(7)；
[0034](2)俯仰太阳角Fyass和俯仰伪速率Fyass_ω：
[0035]当V
13
≥V
21
且V
13
+V
11
≥V
23
+V
21
且V
11
≥V
23
按公式(8)计算俯仰太阳角Fyass
[0036][0037]当V
21
≥V
13
且V
11
≥V
23
且V
11
+V
21
≥V
23
+V
13
按公式(9)计算俯仰太阳角Fyass
[0038][0039]当V
23
+V
21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全方位太阳角测量系统，其特征在于，包含：多台模拟太阳角计，所述模拟太阳角计包含多个采样模块，多个采样模块的采样角度覆盖全方位三维角度，随着采样模块的太阳入射角发生变化，所述采样模块输出的信号强度随之变化，基于各个采样模块输出的信号强度可实现全方位太阳角的计算测量。2.如权利要求1所述的全方位太阳角测量系统，其特征在于，包含：第一模拟太阳角计，其安装于卫星本体对日方向中远离太阳的第一面的边缘，所述第一模拟太阳角计沿周向设置有多个采样模块；第二模拟太阳角计，其安装于卫星本体对日方向中靠近太阳的第二面的边缘，所述第二模拟太阳角计沿周向设置有多个采样模块；多个采样模块的采样角度覆盖全方位三维角度，随着采样模块的太阳入射角发生变化，所述采样模块输出的信号强度随之变化，基于各个采样模块输出的信号强度可实现全方位太阳角的计算测量。3.如权利要求2所述的全方位太阳角测量系统，其特征在于，卫星本体的对日方向平行于卫星本体的Z轴，所述第一模拟太阳角计安装于卫星本体的
‑
Z面，第二模拟太阳角计安装于卫星本体的+Z面；所述第一模拟太阳角计和第二模拟太阳角计的水平面坐标相同。4.如权利要求2所述的全方位太阳角测量系统，其特征在于，所述第一模拟太阳角计包含第一采样模块、第二采样模块、第三采样模块和第四采样模块，所述第四采样模块与第二采样模块相对设置，所述第四采样模块位于外侧，所述第二采样模块位于内侧，所述第一采样模块、第二采样模块、第三采样模块和第四采样模块的采样电压信号分别为V
11
、V
12
、V
13
、V
14
；所述第二模拟太阳角计包含第五采样模块、第六采样模块、第七采样模块和第八采样模块，所述第六采样模块与第八采样模块相对设置，所述第六采样模块位于外侧，所述第八采样模块位于内侧，所述第五采样模块、第六采样模块、第七采样模块和第八采样模块的采样电压信号分别为V
21
、V
22
、V
23
、V
24
。5.如权利要求2或4所述的全方位太阳角测量系统，其特征在于，当所有采样模块的电池电压和大于0.1V时，为光照区；当所有采样模块的电池电压和小于0.1V时，为阴影区；当所有采样模块的电池电压和等于0.1V时，光照阴影标志不变更。6.如权利要求4所述的全方位太阳角测量系统，其特征在于，当所有采样模块的电池电压和小于0.1V时，太阳角置0；当所有采样模块的电池电压和大于或等于0.1V时，全方位太阳角包含滚动太阳角Gdass、滚动伪速率Gdass_ω、俯仰太阳角Fyass和俯仰伪速率Fyass_ω，其中，(1)滚动太阳角和滚动伪速率：当V
14
≥V
24
且V
14
+V
12
≥V
24
+V
22
且V
12
≥V
22
按公式(1)计算滚动太阳角Gdass当V
24
≥V
14
且V
12
≥V
22
且V
12
+V
24
≥V
22
+V
14
按公式(2)计算滚动太阳角Gdass
当V
22
+V
24
≥V
14
+V
12
且V
22
≥V
12
且V
24
≥V
14
且V
22
≥V
24
按公式(3)计算滚动太阳角Gdass当V
22
+V
24
≥V
14
+V
12
且V
22
≥V
12
且V
24
≥V
14
且V
22
＜V
24
按公式(4)计算滚动太阳角Gdass当V
22
≥V
12
且V
22
+V
14
≥V
12
+V
24
且V
14
≥V
24
按公式(5)计算滚动太阳角Gdass滚动太阳角Gdass进行滤波，即其中，k
‑
1表示上一节拍的滤波值，N为滤波系数，T为控制周期，模拟太阳角计的滚动伪速率Gdass_ω为Gdass_ω＝(Gdass
‑
Gdss_f(k
‑
1))/N
ꢀꢀꢀꢀ
(7)；(2)俯仰太阳角Fyass和俯仰伪速率Fyass_ω：当V
13
≥V
21
且V
13
+V
11
≥V
23
+V
21
且V
11
≥V
23
按公式(8)计算俯仰太阳角Fyass当V
21
≥V
13
且V
11
≥V
23
且V
11
+V
21
≥V
23
+V
13
按公式(9)计算俯仰太阳角Fyass当V
23
+V
21
≥V
13
+V
11
且V
23
≥V
11
且V
21
≥V
13
且V
23
≥V
21
按公式(10)计算俯仰太阳角Fyass当V
23
+V
21
≥V
13
+V
11
且V
23
≥V
11
且V
21
≥V
13
且V
23
＜V
21
按公式(11)计算俯仰太阳角Fyass当V
23
≥V
11
且V
23
+V
13
≥V
11
+V
21
且V
13
≥V
21
按公式(12)计算俯仰太阳角Fyass俯仰太阳角Fyass进行滤波，即
其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱方亮，聂章海，程卫强，程朝阳，张磊，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：