[发明专利]太阳同步轨道卫星三视场星敏感器安装指向设计方法

摘要

本发明公开了一种太阳同步轨道卫星三视场星敏感器安装指向设计方法，基于卫星在轨运行期间杂散光与卫星本体坐标系间的矢量模型，分析出杂散光与卫星本体坐标系的矢量关系，通过建立杂散光边界曲线数学方程，解算出不受杂散光影响区域；通过边界曲线夹角关系，确定三个星敏感器可工作工况以及安装指向范围及方程，并得出为抑制杂散光星敏感器遮光罩设计最大太阳光、地气光遮蔽角之间关系；同时提出各种工况条件下不受杂光影响区域不满足双星敏安装时，在单一工况下至少有两个星敏可工作的星敏安装指向最优方案。本发明具有如下优点：为星敏感器避免杂散光影响进行安装指向及设计提供了一种有实际应用价值的设计方案。

主权项

1.一种太阳同步轨道卫星三视场星敏感器安装指向设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：设置太阳同步轨道参数、卫星参数、STK软件中HPOP阻力模型参数；S2：在STK软件中进行HPOP仿真，确定卫星在轨运行期间太阳光与卫星本体坐标系三轴矢量夹角，其中，对于卫星本体坐标系，Z轴指向地心，X轴为卫星前进方向，Y轴由右手定则确定，α为太阳光与X轴夹角，β为太阳光与Y轴夹角，γ为太阳光与Z轴夹角；S3:根据地球半径、大气层高度计算确定地气光与卫星本体边界夹角；S4：根据所述卫星在轨运行期间太阳光与卫星本体坐标系三轴矢量夹角，确定所述卫星在无机动状态下，太阳光相对卫星本体坐标系边界数学方程；根据所述地气光与卫星本体边界夹角确定所述卫星在无机动状态下，地气光相对卫星本体坐标系边界数学方程；S5：设置卫星机动状态下最大侧摆角和俯仰角，根据坐标系旋转矩阵确定所述卫星在不同机动状态下太阳光、地气光相对卫星本体坐标系边界曲线数学方程，以及各种工况条件下卫星本体坐标系不受杂光影响区域；S6：判断各种工况条件下不受杂光影响区域能否满足双视场星敏感器安装，如可以，根据方程所述卫星在各种工况状态下，太阳光相对卫星本体坐标系边界数学方程、地气光相对卫星本体坐标系边界数学方程，分析杂散光边界夹角关系，确定互相垂直双视场星敏感器安装条件下为避免杂散光影响星敏感器安装指向范围数学方程，其中ω为双视场星敏感器单视场指向偏离YZ平面角度；如果各种工况条件下不受杂光影响区域不能满足双视场星敏感器安装，则判断能否调整卫星工况，如果可以则返回步骤S5，否则进入步骤S10；S7：根据双视场星敏感器安装平面与卫星本体坐标系XY平面夹角与ω关系方程确定双视场星敏感器安装平面与卫星本体坐标系XY平面夹角范围及其与ω关系；根据关系式计算太阳光最大遮蔽角；根据关系式极值点z<0和极值点z>0计算地气光最大遮蔽角；其中，S_max为太阳光最大遮蔽角，E_max为地气光最大遮蔽角，为双视场星敏感器安装平面与卫星本体坐标系XY平面夹角，θ为极值点所在指向Z平面投影线与Z轴夹角，同时，极值点为星敏感器不同指向太阳光/地气光边界曲线在其轴线上最高投影点；S8：确定在各种工况互相垂直双视场星敏感器正常工作条件下，第三视场星敏感器可工作工况及安装指向数学方程；S9：确定第三视场星敏感器遮光罩最大太阳光遮蔽角与地气光遮蔽角关系，根据遮光罩设计原则判断安装区间是否满足设计要求；若满足设计要求，设计结束；若不满足设计要求，如可进行工况调整，执行步骤S5，重新设置卫星机动状态下最大侧摆角、俯仰角；如不可进行工况调整，执行步骤S10；以及S10.随卫星侧摆角增大双视场星敏感器不能在各种工况条件下不受杂散光影响而进行正常工作时，Ⅰ在卫星左侧摆及正常工况情况下有两个星敏感器可正常工作，Ⅱ在卫星右侧摆及正常工况情况下有两个星敏感器可正常工作，Ⅲ在卫星左侧摆及右侧摆工况情况下有两个星敏感器可正常工作。