[发明专利]一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法

权利要求书

1.一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法，其特征在于包括下列步骤：

(1)、基于卫星基本构型和热控设计对星体的受照约束，确定惯性空间观测卫星本体坐标系和固定对日面；所述热控设计对星体的受照约束包括卫星本体各面最大太阳照射角；

当卫星为单太阳翼或者双太阳翼时，卫星本体坐标系的+X轴方向定义为观测载荷的指向，±Y轴方向定义为太阳翼安装轴、Z轴方向由右手定则确定；固定对日面在±Z面中选取；

(2)、设计姿态控制算法，在保证观测所需的观测指向和观测覆盖的前提下，使卫星观测时星体各面可能出现的最大太阳照射角与热控设计对星体的受照约束中所要求的卫星本体各面最大太阳照射角约束之间的差距最小；

(3)、协同设计观测卫星星体固定对日面遮阳装置尺寸和科学观测约束条件，使得卫星执行满足观测约束条件的观测任务时，始终满足星体受照约束要求；

(4)、判断步骤(3)所确定的观测约束是否在科学观测可接受范围内，是，则结束，否则，重新执行步骤(2)～(4)；

所述遮阳装置设置于固定对日面；

所述观测约束包括单次观测时长约束、观测时机约束；

所述观测时机满足如下约束：

对待观测点进行观测时，该观测点与太阳夹角大于α°：

α°＝90°-a°；

其中，a°为遮阳装置对载荷安装面的遮挡角度；

所述单次观测时长满足如下约束：

单次最长观测天数不超过±Y面遮挡角度b/(每天太阳移动的角度/天)；

其中，所述±Y面的遮挡角度为遮阳装置±Y边缘与星体±Y面外边缘构成的平面与星体±Y面的夹角，星体±Y面外边缘为遮阳装置反向。

2.根据权利要求1所述的一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法，其特征在于所述惯性空间观测卫星至少具备姿态机动模式和下述三种工作模式之一：针对特定惯性目标点长期观测的定点观测模式、针对区域目标覆盖的小天区观测模式，以及针对全天球覆盖观测的巡天观测模式，姿态机动模式为将卫星从对当前观测目标的观测切换到对下一个观测目标观测的工作模式。

3.根据权利要求2所述的一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法，其特征在于当卫星工作在定点观测模式下时，所述姿态控制算法为惯性定向三轴稳定姿态控制算法，卫星本体坐标系三轴姿态为：

为给定惯性目标点在地心惯性系下的单位矢量；

为太阳矢量在地心惯性系下的单位矢量；

4.根据权利要求2所述的一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法，其特征在于当卫星工作在小天区观测模式下时，所述的姿态控制算法为惯性定向小角度旋转姿态控制算法，具体实现为：

(s1)、利用待观测惯性空间区域中心点与太阳相对位置关系确定卫星扫描基准坐标系；

(s2)、将待观测惯性空间区域的外切矩形天区作为卫星实际指向覆盖区域，所述外切矩形天区相互垂直的两条边分别与卫星扫描基准坐标系的Y轴和Z轴平行；

(s3)、调整卫星姿态至基准姿态，在该基准姿态下，卫星本体坐标系的X轴与卫星扫描基准坐标系X轴在一条直线上，且方向一致，Y轴与卫星扫描基准坐标系Y轴平行且方向一致，Z轴与卫星扫描基准坐标系Z轴平行且方向一致；

(s4)、通过整星绕卫星本体坐标系Y轴或Z轴的旋转，调整载荷观测主轴指向，对卫星实际指向扫描覆盖区域往复连续扫描，实现观测区域全覆盖。

5.根据权利要求2所述的一种适用于惯性空间观测卫星的热环境保障设计方法，其特征在于当卫星工作在巡天观测模式下时，所述的姿态控制算法为对日定向慢旋姿态控制，卫星本体坐标系三轴姿态为：

为太阳矢量在地心惯性系下单位矢量；

为地心矢量在地心惯性系下的单位矢量；