[发明专利]一种基于二次反射的高精度卫星太阳光压摄动力建模方法

摘要

本发明公开了一种基于二次反射的高精度卫星太阳光压摄动力建模方法，采用模拟太阳光源照射卫星表面部件，研究光线入射后反射再次入射到表面部件后，表面部件的受到的光压摄动力，最终得到太阳光压摄动加速度模型，该建模方法能够建立复杂卫星包含二次反射的高精度太阳光压摄动模型，作为中高轨卫星最主要的非保守力，能够完善并提高高精度卫星动力学模型，进一步提高精密定轨、轨道预报精度。

主权项

一种基于二次反射的卫星太阳光压摄动力建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、获取待建模卫星的表面三维模型，确定卫星的所有表面部件，将每个表面部件的表面划分成多个面元；步骤2、用面积等于卫星外形最大包络的方形像元阵列作为模拟太阳光源，每个像元作为一个小光源并发出一条垂直于方形像元阵列的太阳光线，所述模拟太阳光源与卫星的距离为一个天文单位；步骤3、针对所述卫星的各个表面部件，记录所述模拟太阳光源的每个像元发出的光线与表面部件最短距离的交点和相应的入射角，统计第i个表面部件上有所述交点的面元数量，即为初次照射第i个表面部件的有效被照射面元数量Aieff1；i＝1,2,...N，其中N为表面部件数量；根据有效被照射面元数量Aieff1，得到第i个表面部件由模拟太阳光源初次照射所受的法向光压摄动力fni1以及切向光压摄动力fsi1；步骤4、首先，针对各个表面部件，根据步骤3获得的所有入射光线的交点和入射角，继而确定入射光线在所在面元上的反射光线；其次，统计第i个表面部件与所述反射光线有最短距离交点的面元个数Aieff2，则第i个表面部件被二次照射中漫反射的有效面元数为Aieff2·vi(1‑μi)，镜面反射的有效面元数为Aieff2·viμi，其中，νi表示第i个表面部件的反射率、μi第i个表面部件的镜面系数；然后，根据Aieff2·vi(1‑μi)，获得第i个表面部件在二次照射中由漫反射引起的法向光压摄动力fni2d；根据Aieff2·viμi，获得第i个表面部件在二次照射中由镜面反射引起的法向光压摄动力fni2m和切向光压摄动力fsi2m；最后，得到第i个部件所受的总的法向光压摄动力fni为：fni＝fni1+fni2d+fni2m；总的切向光压摄动力fsi为：fsi＝fsi1+fsi2m；步骤5、根据各个表面部件的安装位置和法线方向，将所有表面部件的法向光压摄动力fni和切向光压摄动力fsi分别分解到卫星本体坐标系的三个轴方向，并得到各轴方向的合力，最后得到各轴方向的光压摄动加速度；步骤6、采用步骤2‑5的方法，在一个卫星运动周期内，以设定角度为步长，计算设定时间内每个卫星运动周期不同时刻的太阳光压摄动加速度；针对计算结果，通过傅里叶多项式拟合得到太阳光压摄动加速度的数学模型。