[发明专利]一种测量地球反照辐射照度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量地球反照辐射照度的方法，属于星敏感器设计技术领域。 

背景技术

星敏感器具有精度高、集成度高等特点，并能提供三轴姿态信息，这使其逐渐成为卫星或导弹等空间飞行器中重要的姿态测量设备。星敏感器通过敏感恒星辐射来测定卫星相对于天球坐标系的三轴姿态。恒星辐射一般较弱，空间环境中的杂散光会对星敏感器敏感的微弱星光形成干扰，降低系统的成像质量，严重时会淹没恒星光强，使星敏感器无法正常工作。因此确定星敏感器在轨的杂光影响，保证其正常工作成为了星敏感器设计中必须考虑的问题。 

星敏感器在轨的杂散光源主要有太阳光、月球反照光、地球反照光和卫星表面反射光等。太阳光张角较小，可以通过将星敏安装在阴影区进行躲避；月光反照光相对太阳光亮度低得多，张角更小，因此对星敏感器影响较小；星体表面散射光可以通过对星体表面进行发黑等方法减小星体表面散射；地球反照光具有范围广、影响大等特点，虽可以通过将星敏感器光轴上仰等方法进行部分规避，但要完全避免地球反照对星敏感器在轨时的影响仍十分困难。 

现有的杂光分析软件如TracePro、Lighttools、ASAP等仿真分析多基于Monte-Carlo技术。Monte-Carlo技术是一种基于随机数计算的随机方法。杂光分析中的Monte-Carlo技术需追迹大量的地球反照光线后才能得到地球反照产生的杂光影响。对在空间飞行的星敏感器而言，地球反照区域面积极大，要得到准确的地球反照影响，需追迹大量的地球反照光线，这对现有 的杂光分析软件和计算机硬件都提出了极大的要求；当追迹光线数较少时，其计算结果的正确性和精度很难得到保证。并且采用现有软件模拟，很难将星敏感器在轨时的太阳和卫星的相对位置、地球表面相应地理位置的地表反照率相结合。这给分析地球反照对星敏感器的杂光影响带来了极大的困难。 

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有基于Monte-Carlo技术的分析方法的不足，提供一种测量地球反照辐照照度的方法，具有计算速度快，测量准确度高的优点。 

本发明的技术解决方案是：一种测量地球反照辐射照度的方法，步骤如下： 

(1)以地球地心为坐标原点，建立地球坐标系，太阳在地球坐标系中的经纬度位置α_sun，β_sun，根据卫星轨道参数确定卫星在地球坐标系中的经纬度位置α_sat，β_sat以及在地球坐标系中的星敏感器光轴指向v_st；其中α_sun为太阳在地球坐标系中的经度位置，β_sun为太阳在地球坐标系中的纬度位置，α_sat为卫星在地球坐标系中的经度位置，β_sat为卫星在地球坐标系中的纬度位置； 

(2)对地球表面进行经纬度划分形成M个地表面元ds，M≥10000； 

(3)任选一个地表面元ds，保存该地表面元ds所处的经纬度α_ds，β_ds，计算所述地表面元ds的当地法线N与太阳入射矢量S的夹角 连接任意一个地表面元ds和星敏感器遮光罩入口中心形成地表-星敏连接线，计算每个地表面元ds的当地法线N与地表-星敏连接线的夹角 地表-星敏连接线的长度为l_i，，i＝1，2...M-1，M，l_i由卫星在地球坐标系中的经纬度位置α_sat，β_sat和每个地表面元ds位置确定；计算任意一个地表-星敏连接线与所述星敏感器光轴指向v_st的夹角 

(4)判断每个地表面元ds是否会被太阳照射，当地表面元ds的当地法线N与太阳入射矢量S的夹角 小于等于90°时则该地表面元ds会被太阳照射，否则该地表面元ds未被太阳照射，其中太阳入射矢量S由太阳在地球坐标系中 的经纬度位置α_sun，β_sun所确定； 

(5)判断每个地表面元ds是否会被星敏感器遮光罩所视见，当地表面元ds的当地法线N与地表-星敏连接线的夹角 小于等于90°时则该地表面元ds会被星敏感器遮光罩所视见，否则该地表面元ds未被星敏感器遮光罩所视见；