[发明专利]一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法

权利要求书

1.一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

步骤S1、根据太阳和地球的几何关系计算地球到太阳方向单位向量e_Sun；

步骤S2、根据卫星和地球的几何关系以及e_Sun确定卫星所处的区域，再根据卫星所处的区域确定太阳光照系数；

卫星所处的区域为：卫星在考虑扁率的地球的本影区、半影区、全影区或光照区；

所述步骤S2中，根据卫星和地球的几何关系以及e_Sun确定卫星所处的区域，其具体过程为：

步骤S21、将地球到太阳方向单位向量e_Sun与卫星质心相对于考虑扁率的地球质心的位置向量r＝(r₁，r₂，r₃)进行点乘，即S＝r^T·e_Sun，其中，上角标T代表转置，r₁，r₂，r₃为向量r中的元素；

若S0，则卫星在考虑扁率的地球的光照区，若S≤0，则继续执行步骤S22；

步骤S22、计算卫星到太阳方向单位向量e_SS：

其中，r_Sun为太阳质心相对于考虑扁率的地球质心的位置向量；

计算太阳、地球和卫星三者所在平面的法向量n：

计算卫星所在位置的视太阳半径a：

其中，R_Sun为太阳半径；

卫星指向太阳质心方向向量和卫星指向太阳切点方向向量之间的旋转矩阵R为：

其中，n^×为斜对称矩阵；

其中，n₁、n₂和n₃为斜对称矩阵中的元素；

计算卫星到太阳的两个切点s₁和s₃：

s₁＝R^T*e_SS   (7)

s₃＝R*e_SS   (8)

步骤S23、判断卫星与切点s₁构成的直线以及卫星与切点s₃构成的直线是否同地球相交；

若卫星与切点s₁构成的直线以及卫星与切点s₃构成的直线均与地球相交，则卫星位于考虑扁率的地球的本影区，若卫星与切点s₁构成的直线以及卫星与切点s₃构成的直线均不与地球相交，则卫星位于考虑扁率的地球的全影区，否则卫星位于考虑扁率的地球的半影区；

所述卫星在考虑扁率的地球的光照区时，太阳光照系数为μ＝1；

所述卫星位于考虑扁率的地球的本影区时，太阳光照系数为μ＝0；

所述卫星位于考虑扁率的地球的全影区时，太阳光照系数为μ＝1；

所述卫星位于考虑扁率的地球的半影区时，太阳光照系数的确定方法为：

步骤1、初始化迭代角迭代判据γ以及迭代中止阈值m；

步骤2、计算迭代角的旋转矩阵A，再利用旋转矩阵A计算太阳上的点s₂：

s₂＝A*s₁     (17)

计算卫星与太阳上的点s₂的连线是否与地球相交，若相交，则计算两个交点的距离d′₂以及两个交点距地心的平均距离e₂，并将s₁赋值为s₂，将迭代判据赋值为γ＝d′₂；若不相交，则不做处理；

步骤3、将迭代角进行二分，即将迭代角更新为

步骤4，利用更新后的迭代角重复步骤2至步骤3的过程，直至迭代判据γ小于m时停止，利用最后一次迭代获得的e₂来执行步骤5；

步骤5、根据e₂计算地球切点的视半径卫星到地球方向矢量与卫星到太阳方向矢量的夹角

步骤6、计算出阴影面积A″：

其中，x′和y′为中间变量；

步骤7、根据阴影面积A″计算出卫星位于考虑扁率的地球的半影区时的太阳光照系数μ：