[发明专利]一种光学卫星相控阵数传任务太阳光规避姿态规划方法

说明书

本发明公开了一种光学卫星相控阵数传任务太阳光规避姿态规划方法。步骤1：计算出数传期间在WGS84系中从卫星指向太阳的矢量与卫星指向地面数传站的矢量；步骤2：解算出两个矢量所在平面的单位法向量；步骤3：利用相控阵天线在最大波束角范围内均能进行数传的能力，以单位法向量为旋转轴使卫星指向地面数传站的矢量在最大波束角范围内进行旋转，旋转后的向量即为卫星在WGS84系下的期望向量；步骤4：通过WGS84系中卫星的位置向量、期望向量与WGS84系到J2000系的转换矩阵解算出卫星数传期间在J2000系下的期望姿态。本发明实现在相控阵数传过程中卫星相机能以最大的角度规避太阳光的入射的功能。

技术领域

本发明属于航空航天技术领域，特别是一种光学卫星相控阵数传任务太阳光规避姿态规划方法。

背景技术

光学卫星是通过光学系统进行成像的卫星，其相控阵数传任务一般选用传统的凝视数传姿态。在执行凝视姿态的数传任务期间会发生太阳光入射相机或与相机夹角较小的情况，这样不仅会对焦面探测器或光学反射镜表面的镀膜造成损伤或稳定性下降，还会增加因相机镜筒内壁温度上升而引起材料退化污染相机镜头的风险，严重时甚至会影响相机的在轨使用寿命或使相机失效。因此，在执行相控阵数传任务期间的太阳光规避问题是光学卫星所面临的且必须解决的重要问题之一。

发明内容

本发明提供一种光学卫星相控阵数传任务太阳光规避姿态规划方法，利用相控阵天线在最大波束角范围内均可以进行数传的能力，实现在相控阵数传过程中卫星相机能以最大的角度规避太阳光的入射的功能。

本发明通过以下技术方案实现：

一种光学卫星相控阵数传任务太阳光规避姿态规划方法，所述规避姿态规划方法具有以下步骤，

步骤1：计算出数传期间在WGS84地球固连坐标系中从卫星指向太阳的矢量与卫星指向地面数传站的矢量；

步骤2：解算出步骤1中卫星指向太阳的矢量与卫星指向地面数传站的矢量所在平面的单位法向量；

步骤3：利用相控阵天线在最大波束角范围内均能进行数传的能力，以步骤2解算出的单位法向量为旋转轴使卫星指向地面数传站的矢量在最大波束角范围内进行旋转，旋转后的向量即为卫星在WGS84地球固连坐标系下的期望向量；

步骤4：通过WGS84地球固连坐标系中卫星的位置向量、期望向量与WGS84地球固连坐标系到J2000地球惯性坐标系的转换矩阵解算出卫星数传期间在J2000地球惯性坐标系下的期望姿态。

进一步的，首先需要计算出卫星指向太阳的向量与卫星指向地面数传站的向量，在J2000地球惯性坐标系中的太阳方向向量V_SJ可由太阳黄经l_s与黄赤交角i_s表示，两者的计算与儒略日JD以及儒略世纪数T有关，JD与T的表示如下，

式中：Y、M与D为卫星在数传过程中每一刻的时间，其中Y为年份，M为月份，D为日期，若M＞2，则Y和M不变，若M＝1或2，则Y＝Y-1且M＝M+12，D为小数，小数部分是当天逝去的秒数除以86400，INT为取整函数。

进一步的，所述黄赤交角i_s的表示如下：

i_s＝23°26′21.448″-46.8150″T-0.00059″T²

太阳黄经l_s可由太阳几何平黄经L₀与太阳平近点角M表示，L₀与M的表示如下：

由太阳几何平黄经L₀与太阳平近点角M计算的太阳黄经l_s表示如下：