[发明专利]太阳同步轨道卫星双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双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，解算出星敏感器指向方程，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一个星敏可工作方案。本发明具有如下优点有效解决太阳同步轨道航天器所安装双视场星敏感器为避免杂散光影响安装指向问题，同时为不同安装条件下双视场星敏感器遮光罩最大太阳光、地气光遮蔽角设计提供理论依据。

主权项

一种太阳同步轨道卫星双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，如满足双视场星敏感器安装条件，根据方程所述卫星在各种工况机动状态下，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；如果不满足所述双视场星敏感器安装条件，则判断是否能够调整卫星工况，如果不能调整卫星工况则进入步骤S9；S7：根据双视场星敏感器安装平面与卫星本体坐标系XY平面夹角与进动角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进动角ω关系；S8：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；确定双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S9；以及S9：随卫星侧摆角增大，在各种工况条件下不受杂光影响区域如不能满足双视场星敏感器安装，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，为保证在不同工况条件下至少有一个星敏感器可正常工作，需保证：Ⅰ在卫星左侧摆及正常工况情况下有一个星敏感器可正常工作，Ⅱ在卫星右侧摆及正常工况有一个星敏感器可正常工作。