[发明专利]一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法

说明书

一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法，它属于天体物理及轨道动力学领域。本发明解决了采用现有方法计算太阳光照系数的精度低的问题。本发明方法采取的技术方案为：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esubgt;Sun/subgt;；步骤S2、根据卫星和地球的几何关系以及esubgt;Sun/subgt;确定卫星所处的区域，所述卫星所处的区域包括卫星在考虑扁率的地球的本影区、半影区、全影区和光照区；再根据卫星所处的区域确定太阳光照系数。本发明方法可以应用于天体物理及轨道动力学领域。

技术领域

本发明属于天体物理及轨道动力学领域，具体涉及一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法。

背景技术

计算太阳光照系数是计算太阳对于卫星的光压摄动力的关键环节之一。太阳光压摄动力对于在轨航天器的控制，如姿态，轨道控制来说较为重要，尤其对于高轨航天器以及航天器的高精度控制来说，太阳光压摄动力的影响非常大。所以，计算太阳光照系数具有重要意义。然而，由于获得遮挡面积的解析解十分困难，同时也要计算大量内容。在现有技术中，并没有计算以卫星视角观测太阳被地球遮挡面积百分比的高精度计算方法，进而导致现有技术计算太阳光照系数的精度较低。

发明内容

本发明的目的是为解决采用现有方法计算太阳光照系数的精度低的问题，而提出的一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种考虑地球扁率的太阳光照系数确定方法，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S＞0，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；