[发明专利]基于任务规划的星敏感器安装角度确定方法

摘要

基于任务规划的星敏感器安装角度确定方法，以满足卫星在轨运行期间星敏感器对日对地可见性要求为目标，根据轨道特性、星体构型、星敏感器性能等参数，对星敏感器轴线对日对地夹角进行计算和分析，重点考虑了任务规划所确定的各种对地成像工况条件对星敏感器可见性的影响，通过不断调整星敏感器的安装角度和工况条件，确定出合适的星敏感器安装角度。本发明方法充分考虑了多种工况姿态条件下星敏感器所受杂散光的影响，尤其适用于需要通过大角度机动来进行对地观测的高分辨率敏捷卫星的总体设计工作，在提出卫星设计要求、进行卫星任务规划的用户单位和进行卫星设计的工程单位之间形成了良好的反馈机制。

主权项

基于任务规划的星敏感器安装角度确定方法，其特征在于步骤如下：(1)设定卫星上安装的n个星敏感器的初始安装俯仰角Elevation(i)与初始安装方位角Azimuth(i)，i＝1，2......，n；(2)分别求取各工况条件下各星敏感器的视场轴线与太阳的夹角Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sun_to_Sensor以及各星敏感器的视场轴线与地心方向的夹角Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Earth_ta_Sensor，计算公式为：Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sun_to_Sensor＝arccos[V(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sensor_o，V(t)Sun_o]Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Earth_to_Sensor＝arccos[V(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sensor_o，V(t)Earth_o]其中，t∈[t开始成像，t结束成像]为对地观测的成像时间，V(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sensor_o为t时刻第j个工况条件下，第i个星敏感器的视场轴线在轨道坐标系中的坐标，Roll(j)和Pitch(j)分别为第j个工况条件下所要求的卫星滚动角和俯仰角，j＝1，2......，m，m为工况的数量，计算公式为： V ( i , t , Roll ( j ) , Pitch ( j ) ) Sensor _ o = A bo T ( t ) * V ( i ) Sensor _ b Abo(t)＝Ry(Pitch(j))Rx(Roll(j)) V ( i ) Sensor _ b = cos ( Azimuth ( i ) ) * cos ( Elevation ( i ) ) sin ( Azimuth ( i ) ) * cos ( Elevation ( i ) ) sin ( Elevation ( i ) ) , i ≤ n R x ( θ ) = 1 0 0 0 cos θ - sin θ 0 - sin θ cos θ , R y ( θ ) = cos θ 0 - sin θ 0 1 0 sin θ 0 cos θ , V(t)Sun_o＝Aoi(t)*VSun_i，Aoi(t)为t时刻轨道坐标系相对于J2000惯性系的单位矩阵，VSun_i为t时刻太阳矢量在J2000惯性系中的坐标，VEarth_o＝[0，0，1]；(3)将步骤(2)得到的结果与星敏感器对太阳光的抑制角alpha和星敏感器对地气光的抑制角beta进行比较，若在任意t时刻、任意工况条件下至少有两个星敏感器满足条件Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Sun_to_Sensor＞alpha ，Angle(i，t，Roll(j)，Pitch(j))Earth_to_Sensor＞beta则转步骤(6)，否则进入步骤(4)；(4)改变星敏感器的初始安装俯仰角Elevation(i)与初始安装方位角Azimuth(i)，重复步骤(2)和(3)，若重复过程中始终无法找到满足条件的星敏感器则转步骤(5)；(5)调整任务规划，重新确定新任务条件下所要求的卫星滚动角Roll(j)和俯仰角Pitch(j)，重复步骤(2)～(4)直至找到满足条件的星敏感器并转步骤(6)；(6)输出当前n个星敏感器的安装俯仰角Elevation(i)与安装方位角Azimuth(i)以及与当前安装位置对应的各工况条件下卫星的滚动角Roll(j)和俯仰角Pitch(j)。