一种导航卫星不同控制模式下太阳帆板的受照分析方法

摘要

一种导航卫星不同控制模式下太阳帆板的受照分析方法，根据太阳星历，计算目标时刻太阳在地心赤道惯性坐标系的单位矢量；根据卫星的初始轨道参数，计算目标时刻卫星的轨道参数；根据目标时刻卫星的轨道参数，计算目标时刻太阳在轨道坐标系的单位矢量；根据卫星的主要飞行事件及时序确定目标时刻卫星的工作模式；根据目标时刻卫星的工作模式及太阳在轨道坐标系的单位矢量，得到目标时刻帆板法向和太阳在卫星本体坐标系的单位矢量；根据目标时刻帆板法向和太阳在卫星本体系的单位矢量，得到帆板法向和太阳光线的夹角，完成太阳帆板受照分析。本发明对帆板法线与太阳的夹角进行事前预报，为飞控期间电源状态监视、功率计算以及热分析提供依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种导航卫星不同控制模式下太阳帆板的受照分析方法，特 别涉及一种转移轨道阶段和工作轨道段的太阳帆板受照分析方法。

背景技术

太阳帆板是卫星航天器在轨运行时的主要能量来源。太阳帆板的输出功 率，是卫星在轨运行期间关注的一项重要指标。对于面积恒定的太阳帆板， 太阳帆板法线与太阳光线的夹角决定了太阳帆板的有效受照面积，直接影响 其输出功率。

对于导航系列卫星，星箭分离后通常要经过三到四次远地点变轨后才能 进入准工作轨道。卫星在变轨期间，可能会出现太阳帆板法线与太阳光线的 夹角较大，帆板输出功率较小，蓄电池供电的现象。然而目前已有方法主要 是通过在轨遥测参数来估算帆板输出功率和太阳帆板法线与太阳光线的夹 角。该方法属于事后处理，不利于卫星飞控期间的电源和热控分系统的状态 监视。

从以上分析可知，有必要提供一种几何方法对卫星在轨运行期间不同控 制模式下尤其是飞控期间转移轨道阶段的太阳帆板受照情况进行事前预报， 可为卫星在轨运行期间制定卫星监视手册、电源和热控分系统的功率计算和 热分析提供依据。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于导航 卫星不同控制模式下太阳帆板的受照分析方法。

本发明的技术解决方案是：

一种导航卫星不同控制模式下太阳帆板的受照分析方法，步骤如下：

（1）根据太阳星历，计算目标时刻太阳在地心赤道惯性坐标系中的单 位矢量；

（2）根据卫星的初始轨道参数，利用卫星预报模型计算得到目标时刻 卫星的轨道参数；

（3）根据目标时刻卫星的轨道参数，计算地心赤道惯性坐标系到卫星 轨道坐标系的转换矩阵，得到目标时刻太阳在卫星轨道坐标系的单位矢量；

（4）根据卫星的主要飞行事件及时序确定目标时刻卫星的工作模式；

（5）根据目标时刻卫星的工作模式及太阳在轨道坐标系的单位矢量，

得到目标时刻帆板法向和太阳在卫星本体坐标系的单位矢量；

（6）根据目标时刻太阳在卫星本体坐标系中的单位矢量Sun_body和帆板法 向在卫星本体中的单位矢量FB_body，得到帆板法向和太阳光线的夹角

θ_s=cos^-1（Sun_body*FB_body），完成太阳帆板的受照分析。

所述步骤（3）中根据目标时刻卫星的轨道参数，计算地心赤道惯性坐 标系到卫星轨道坐标系的转换矩阵，具体为：