[发明专利]火星环绕器地火转移过程太阳翼自主偏置控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种火星环绕器地火转移过程太阳翼自主偏置控制方法及系统，采用根据实际使用功率计算太阳电池阵偏置角度的方式，太阳阵输出功率与使用功率的匹配；根据轨道初值递推计算火星环绕器飞行实时位置，经坐标系转化，得出日心J2000坐标系下火星环绕器的实时位置；根据环绕器相对太阳位置计算环绕器和太阳的距离，以地球光照强度为基础计算太阳阵实际输出功率；根据环绕器母线电流实时遥测及母线电压，计算环绕器瞬时功率；根据环绕器对日姿态参数及太阳电池阵的驱动定义，计算需要驱动偏置的角度。本发明实现太阳阵输出功率与实际使用功率的自动匹配，解决了火星探测任务初期对日姿态下太阳电池阵输出功率过多引起供电单机过热问题。

技术领域

本发明涉及航天器总体设计的技术领域，具体地，涉及火星环绕器地火转移过程太阳翼自主偏置控制方法及系统。

背景技术

对火星探测任务来说，从地球至火星的行星际转移飞行过程中，火星环绕器离太阳的距离会逐渐增大，直接的太阳光照强度与环绕器和太阳距离(简称器日距离)的平方成反比。在地火转移过程中，太阳光照强度随着器日距离的增加而不断减小，从1366W/m²递减至591W/m²。太阳光照强度在地火转移段递减影响太阳电池阵的功率输出，初期高、末期低，此外，距离太阳远太阳电池阵温度进一步降低，辐射引起太阳电池片性能退化，都将影响太阳电池阵发电能力。

在公开号为CN1080392的专利文献中公开了一种板型散热片热交换器，板型散热片的后缘与其最近排的管孔之间的距离要明显地大于前缘和其管孔之间的距离，由此减少转移到空气流动气流中的冷凝水。

在公开号为CN1174982的专利文献中公开了一种用于控制低轨道地球通讯卫星的方法和装置，该卫星由于需存储太阳能而按太阳定向。动量偏置既维持近地指向又附加了用于跟踪太阳进行的姿态控制所需的偏航控制动量。为了校正所计算的控制转矩，以开路方式进行动量去耦合，以及闭路姿态补偿，以便根据两个控制定则原理中的一个对关于所计算的姿态的扰动进行校正。这样就综合了稳定的陀螺仪姿态控制和开路偏航控制两者的优点。

在公开号为CN2433740的专利文献中公开了一种偏置卫星通信天线，其包括有主反射面和天线馈源和有一个二次反射面，所述二次反射面设于主反射面的焦点和主反射面之间，所述天线馈源设于所述二次反射面的焦点上。本偏置卫星通信天线通过增加二次反射面，并对它的形状、几何尺寸及它与主反射面和馈源的位置的设计，使其达到国际卫星机构规定的交叉极化隔离度的指标，以其简单的结构实现了高质量的信号接收与发射，消除了现有单反射天线对卫星及自身工作的干扰。

在公开号为CN111238536A的专利文献中公开了一种考虑太阳矢量的火星探测器自主轨道确定方法，使火星探测器在地火转移段绕日飞行过程中，不依靠地面支持而仅依靠自身所携带的太阳敏感器和火星敏感器完成轨道确定。火星探测器根据轨道递推模型进行轨道外推；在利用火星敏感器对火星探测器相对火星的位置进行测量的同时，引入太阳矢量的测量来进一步约束轨道外推误差。

针对上述中的相关技术，发明人认为探测器的功率需求是初期低、末期高，为保证探测器末期发电能力满足要求，太阳电池阵的设计以末期功率需求为准，这样势必造成初期离太阳近的时候，发电能力远超过探测器功率需求，造成大部分输出电流分流导致电源控制器、太阳翼驱动机构等单机温度过高。因此，需要提出一种技术方案以改善上述技术问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种火星环绕器地火转移过程太阳翼自主偏置控制方法及系统。

根据本发明提供的一种火星环绕器地火转移过程太阳翼自主偏置控制方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：采用根据实际使用功率计算太阳电池阵偏置角度的方式，太阳阵输出功率与使用功率的匹配；

步骤S2：根据轨道初值递推计算火星环绕器飞行实时位置，经坐标系转化，得出日心J2000坐标系下火星环绕器的实时位置；