本發(fā)明涉及一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法，適用于衛(wèi)星方案設(shè)計(jì)階段星敏感器視場(chǎng)分析及構(gòu)形布局設(shè)計(jì)。

背景技術(shù)：

隨著衛(wèi)星技術(shù)的飛躍式發(fā)展，衛(wèi)星的姿態(tài)確定精度、圖像定位精度等指標(biāo)要求不斷提高，星敏感器具有自主性強(qiáng)、測(cè)量精度高、無(wú)累積姿態(tài)誤差等優(yōu)點(diǎn)，使其應(yīng)用日益增多，成為衛(wèi)星最重要的姿態(tài)測(cè)量部件，多視場(chǎng)星敏感器的星上構(gòu)形布局設(shè)計(jì)將直接影響衛(wèi)星的姿態(tài)測(cè)量精度。

在星敏感器構(gòu)形布局設(shè)計(jì)時(shí)，約束因素較多，需考慮衛(wèi)星本體、星上安裝的大型部件如太陽(yáng)翼、相機(jī)等設(shè)備是否進(jìn)入星敏感器視場(chǎng)，衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)太陽(yáng)光及地氣光等雜光對(duì)星敏感器的影響；另外，衛(wèi)星上多個(gè)星敏感器配合完成星上姿態(tài)確定時(shí)，星敏感器的光軸指向夾角越接近正交姿態(tài)確定精度越高。因此，星敏感器指向設(shè)計(jì)成為衛(wèi)星構(gòu)形布局的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

目前傳統(tǒng)的星敏感器布局設(shè)計(jì)流程，首先依靠經(jīng)驗(yàn)采用人工試裝的方式，在衛(wèi)星本體上對(duì)星敏感器進(jìn)行初步安裝布局和星體干涉分析，然后根據(jù)初裝的星敏感器光軸指向角度對(duì)其進(jìn)行太陽(yáng)光及地氣光雜光仿真分析，若不滿足太陽(yáng)光及地氣光抑制角要求，構(gòu)形設(shè)計(jì)師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)重新調(diào)整星敏感器光軸指向，姿控設(shè)計(jì)師根據(jù)新的星敏感器光軸指向重新進(jìn)行仿真分析，多輪迭代直至最終完成星敏感器的布局設(shè)計(jì)，但是上述方法存在以下缺點(diǎn)：

(1)上述方法對(duì)設(shè)計(jì)師的工作經(jīng)驗(yàn)要求較高，且對(duì)于未來(lái)新型衛(wèi)星的星敏感器布局可能會(huì)面臨無(wú)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)，在星體上不容易找到星敏感器布局的可用空間；

(2)上述方法存在星敏感器星體布局與在軌視場(chǎng)仿真分析反復(fù)迭代的問(wèn)題，每一次反復(fù)的布局和仿真，都會(huì)帶來(lái)較大的工作量，設(shè)計(jì)周期較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)效率低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)要求較高，且需要反復(fù)迭代的的缺陷，利用數(shù)學(xué)方法將滿足星敏感器抑制角的可用布局空間進(jìn)行篩選，相比與人工經(jīng)驗(yàn)試裝更具有方向性、有效性和高效性。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法，包括如下步驟：

(1)獲取衛(wèi)星星敏感器的星體雜光抑制角λb、太陽(yáng)光抑制角λs、地氣光抑制角λe；所述的衛(wèi)星包括星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c；

(2)構(gòu)建當(dāng)前衛(wèi)星pro/e三維模型，并只保留影響星敏感器視場(chǎng)的星表設(shè)備；

(3)根據(jù)衛(wèi)星pro/e三維模型遍歷三個(gè)星敏感器所有可能的光軸指向，進(jìn)而分別得到三個(gè)星敏感器所有滿足星體雜光抑制角λb要求的以方位角、仰角形式表示的光軸指向可行解集合；

(4)對(duì)滿足星體雜光抑制角λb要求的三個(gè)星敏感器光軸指向可行解集合進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)星敏感器光軸與衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的夾角的方向余弦可行解集合；

(5)根據(jù)滿足星敏感器星體雜光抑制角λb要求的可行解集合分別得到三個(gè)星敏感器滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合；

(6)根據(jù)滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合分別得到三個(gè)星敏感器滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解集合；

(7)根據(jù)衛(wèi)星滾動(dòng)軸、俯仰軸、偏航軸的側(cè)擺角度要求對(duì)三個(gè)星敏感器的光軸矢量進(jìn)行等效轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)三個(gè)星敏感器的光軸指向進(jìn)行組合；

(8)根據(jù)三個(gè)星敏感器光軸指向組合得到同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合；

(9)根據(jù)滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合得到同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角λe的可行解集合；

(10)對(duì)滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角的可行解集合進(jìn)行排序，確定多視場(chǎng)星敏感器的最終星上構(gòu)形布局指向。

所述的得到滿足星體雜光抑制角λb要求的三個(gè)星敏感器光軸指向可行解集合的方法包括如下步驟：

(1)分別設(shè)置三個(gè)星敏感器的初始光軸指向(αa0,βa0)、(αb0,βb0)、(αc0,βc0)，其中，α為星敏感器光軸在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的方位角，β為衛(wèi)星星敏感器光軸在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的仰角，a、b、c分別表示星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c；

(2)設(shè)置星敏感器光軸在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的方位角增量δα、仰角增量δβ，根據(jù)初始光軸指向、方位角δα、仰角增量δβ對(duì)星敏感器所有可能的光軸指向進(jìn)行掃描，分別得到滿足星體雜光抑制角λb要求的星敏感器a的光軸方位角、仰角集合(αa,βa)^e，星敏感器b的光軸方位角、仰角集合(αb,βb)^f，星敏感器c的光軸方位角、仰角集合(αc,βc)^g，其中，e表示星敏感器a滿足星體雜光抑制角要求的方位角、仰角對(duì)數(shù)量，f表示星敏感器b滿足星體雜光抑制角要求的方位角、仰角對(duì)數(shù)量，g表示星敏感器c滿足星體雜光抑制角要求的方位角、仰角對(duì)數(shù)量。

所述的對(duì)滿足星體雜光抑制角λb要求的三個(gè)星敏感器光軸指向可行解集合進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)星敏感器光軸與衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的夾角的方向余弦可行解集合為(xa，ya，za)^e、(xb，yb，zb)^f、(xc，yc，zc)^g，其中，x＝sin(α)，y＝cos(α)*sin(β)，z＝cos(α)*cos(β)。

所述的根據(jù)滿足星體雜光抑制角λb要求的可行解集合得到星敏感器滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合的方法包括如下步驟：

(1)建立衛(wèi)星stk模型并設(shè)置衛(wèi)星參數(shù)，其中，場(chǎng)景仿真時(shí)間為衛(wèi)星在軌運(yùn)行一年內(nèi)太陽(yáng)入射角最小的一天；

(2)根據(jù)滿足星敏感器星體雜光抑制角λb要求的可行解集合，得到衛(wèi)星零姿態(tài)下星敏感器光軸與太陽(yáng)光矢量夾角，若夾角大于太陽(yáng)光抑制角λs，則當(dāng)前星敏感器光軸指向滿足太陽(yáng)光抑制角要求，否則當(dāng)前星敏感器光軸指向不滿足太陽(yáng)光抑制角要求；

(3)重復(fù)步驟(2)直至遍歷完星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c的所有滿足星敏感器星體雜光抑制角λb要求的可行解集合，進(jìn)而得到滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器a光軸方向余弦可行解(xa¹，ya¹，za¹)^l，進(jìn)而得到滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器b光軸方向余弦可行解(xb¹，yb¹，zb¹)^m，進(jìn)而得到滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器c光軸方向余弦可行解(xc¹，yc¹，zc¹)ⁿ，l為星敏感器a滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的可行解數(shù)量，m為星敏感器b滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的可行解數(shù)量，n為星敏感器c滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的可行解數(shù)量。

所述的根據(jù)滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合得到滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解集合的方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)地氣光方位角azimuth建立地氣光矢量

其中，如果azimuth≥0，則地氣光方位角azimuth_o＝azimuth，否則azimuth_o＝azimuth+180；

(2)根據(jù)滿足星敏感器零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合，得到衛(wèi)星零姿態(tài)下星敏感器光軸與地氣光矢量夾角，如果夾角大于地氣光抑制角λe，則當(dāng)前星敏感器光軸指向滿足地氣光抑制角λe要求，否則當(dāng)前星敏感器光軸指向不滿足地氣光抑制角λe要求；

(3)重復(fù)步驟(2)遍歷完星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c的所有滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合，進(jìn)而得到星敏感器a滿足地氣光抑制角λe要求的光軸方向余弦可行解(xa²，ya²，za²)^r，進(jìn)而得到星敏感器b滿足地氣光抑制角λe要求的光軸方向余弦可行解(xb²，yb²，zb²)^s，進(jìn)而得到星敏感器c滿足地氣光抑制角λe要求的光軸方向余弦可行解(xc²，yc²，zc²)^t，r為星敏感器a滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解數(shù)量，s為星敏感器b滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解數(shù)量，t為星敏感器c滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解數(shù)量。

所述的對(duì)三個(gè)星敏感器光軸指向進(jìn)行組合的方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)衛(wèi)星滾動(dòng)軸、俯仰軸、偏航軸的側(cè)擺角度φ、θ、要求對(duì)三個(gè)星敏感器的光軸進(jìn)行等效轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而得到衛(wèi)星非零姿態(tài)下三個(gè)星敏感器光軸方向余弦為(xa²，ya²，za²)^rr、(xb²，yb²，zb²)^sr、(xc²，yc²，zc²)^tr

其中，

(2)對(duì)(xa²，ya²，za²)^rr、(xb²，yb²，zb²)^sr、(xc²，yc²，zc²)^tr進(jìn)行組合構(gòu)成星敏感器組(xa²，ya²，za²，xb²，yb²，zb²，xc²，yc²，zc²)^u，其中，u為所有滿足星體雜光抑制角、零姿態(tài)下太陽(yáng)光、地氣光抑制角要求的星敏感器光軸方向余弦組合的數(shù)量。

所述的根據(jù)三個(gè)星敏感器光軸指向組合得到同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合的方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)星敏感器光軸指向組合(xa²，ya²，za²，xb²，yb²，zb²，xc²，yc²，zc²)^u得到衛(wèi)星非零姿態(tài)下三個(gè)星敏感器光軸與太陽(yáng)光矢量的夾角；

(2)如果至少兩個(gè)星敏感器光軸與太陽(yáng)光矢量的夾角大于λs，則當(dāng)前三個(gè)星敏感器光軸指向組合滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求，否則當(dāng)前三個(gè)星敏感器光軸指向組合不滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求；

(3)重復(fù)步驟(2)直至遍歷所有三個(gè)星敏感器光軸指向組合，得到滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集為

(xa³，ya³，za³，xb³，yb³，zb³，xc³，yc³，zc³)^v，其中，v為滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的三個(gè)星敏感器光軸指向組合數(shù)量。

所述的根據(jù)滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角λs要求的可行解集合得到同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角λe的可行解集合的方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)(xa³，ya³，za³，xb³，yb³，zb³，xc³，yc³，zc³)^v得到衛(wèi)星非零姿態(tài)下三個(gè)星敏感器光軸與地氣光的夾角；

(2)如果至少兩個(gè)星敏感器光軸與地氣光矢量的夾角大于λe，則當(dāng)前三個(gè)星敏感器光軸指向組合滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求，否則當(dāng)前三個(gè)星敏感器光軸指向組合不滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求；

(3)重復(fù)步驟(2)直至遍歷所有三個(gè)星敏感器光軸方向余弦組合，得到滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角λe要求的可行解集為

(xa⁴，ya⁴，za⁴，xb⁴，yb⁴，zb⁴，xc⁴，yc⁴，zc⁴)^w，其中w為滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的星敏感器光軸指向組合的數(shù)量。

所述的對(duì)滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角的可行解進(jìn)行排序，確定多視場(chǎng)星敏感器的最終星上構(gòu)形布局指向的方法包括如下步驟：

(1)根據(jù)集合(xa⁴，ya⁴，za⁴，xb⁴，yb⁴，zb⁴，xc⁴，yc⁴，zc⁴)^w計(jì)算三個(gè)星敏感器的夾角集合(θab，θbc，θab)^w，其中，

(2)將最小angop對(duì)應(yīng)的三個(gè)多視場(chǎng)星敏感器的方向余弦(xa⁴，ya⁴，za⁴)、(xb⁴，yb⁴，zb⁴)、(xc⁴，yc⁴，zc⁴)作為三個(gè)星敏感器星上構(gòu)形布局的最終光軸指向，其中，angop＝|θab-90|+|θbc-90|+|θac-90|。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有工程實(shí)用性，對(duì)星上全布局空間利用數(shù)學(xué)方法將滿足星敏感器星體雜光抑制角的可用布局空間進(jìn)行篩選，相比與人工經(jīng)驗(yàn)試裝更具有方向性和有效性，具有很好的實(shí)用效果；

(2)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，將滿足星體雜光抑制角的星敏感器布局指向結(jié)果作為星敏感器在軌視場(chǎng)仿真分析的輸入，通過(guò)遍歷直接獲得滿足星敏感器視場(chǎng)要求的光軸指向，避免了星敏感器星體布局與在軌視場(chǎng)仿真分析反復(fù)迭代工作，提高了布局設(shè)計(jì)效率；

(3)本發(fā)明方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，在滿足星敏感器視場(chǎng)要求的前提下對(duì)星敏感器可行布局指向進(jìn)行了排序，選擇以星敏感器光軸間夾角越接近正交的指向作為最終布局指向，與現(xiàn)有技術(shù)相比實(shí)現(xiàn)了最大能力提高衛(wèi)星的姿態(tài)確定精度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法流程圖；

圖2為本發(fā)明方法中星敏感器星體雜光抑制角示意圖；

圖3為本發(fā)明方法中實(shí)施例的星敏感器光軸為某一指向時(shí)遮擋結(jié)果；

圖4為本發(fā)明方法中實(shí)施例的三個(gè)星敏感器光軸為某指向時(shí)其光軸與太陽(yáng)光矢量夾角部分結(jié)果；

圖5為本發(fā)明方法中實(shí)施例的三個(gè)星敏感器光軸為某指向時(shí)其光軸與地氣光矢量夾角部分結(jié)果。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)對(duì)工作經(jīng)驗(yàn)要求較高，且需要反復(fù)迭代的缺陷，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示為本發(fā)明一種多視場(chǎng)星敏感器星上構(gòu)形布局確定方法流程圖，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

步驟一，確定衛(wèi)星星敏感器對(duì)星體雜光抑制角λb、太陽(yáng)光抑制角λs以及地氣光抑制角λe的要求，即星敏感器在衛(wèi)星本體上進(jìn)行安裝時(shí)，星敏感器光軸與星體設(shè)備間最小夾角要求為λb，在軌運(yùn)行時(shí)，星敏感器光軸與太陽(yáng)光矢量間的最小夾角要求為λs，星敏感器光軸與地氣光矢量間的最小夾角要求為λe。另外根據(jù)工程上衛(wèi)星姿態(tài)精度要求及冗余備份設(shè)計(jì)，不失一般性，在零姿態(tài)下要求三個(gè)衛(wèi)星星敏感器同時(shí)滿足太陽(yáng)光、地氣光抑制角要求；在非零姿態(tài)下同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足太陽(yáng)光、地氣光抑制角要求。

步驟二，構(gòu)建衛(wèi)星的pro/e三維模型，然后根據(jù)衛(wèi)星的構(gòu)形布局，對(duì)衛(wèi)星的pro/e三維模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，只保留影響星敏感器視場(chǎng)的星表設(shè)備。

步驟三，在三個(gè)衛(wèi)星星敏感器星上全布局空間中掃描遍歷，獲得滿足星體雜光抑制角的可行解集；

1)設(shè)置三個(gè)星敏感器初始光軸指向(αa0,βa0)、(αb0,βb0)、(αc0,βc0)，α、β分別為衛(wèi)星星敏感器光軸在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的方位角、仰角，a、b、c分別表示星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c，即(αa0,βa0)為星敏感器a的初始光軸指向；分別建立三個(gè)星敏感器頭部半錐角38°的視場(chǎng)(38°是某衛(wèi)星配置的星敏感器要求的星體雜光抑制角要求，即λb，可根據(jù)衛(wèi)星需求配置修改)，如圖2所示，圖中太陽(yáng)帆板旋轉(zhuǎn)等效為繞旋轉(zhuǎn)軸的曲面體。

2)設(shè)置衛(wèi)星星敏感器光軸在衛(wèi)星本體坐標(biāo)系下的方位角、仰角增量δα、δβ(仰角增量δα、δβ為正數(shù)，取值越小越好，一般取值為1°)，根據(jù)初始方位角、仰角及增量進(jìn)行全空間掃描，判斷星敏感器視場(chǎng)是否被遮擋，判斷原理如下：對(duì)星上設(shè)備表面進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，假設(shè)網(wǎng)格三角形頂點(diǎn)在設(shè)備坐標(biāo)系oixiyizi下的坐標(biāo)為(xij1，yij1，zij1)、(xij2，yij2，zij2)、(xij3，yij3，zij3)，i表示設(shè)備i，j表示設(shè)備i被劃分的第j個(gè)有限元三角形面片數(shù)，(xij1，yij1，zij1)為設(shè)備i被劃分的第j個(gè)有限元三角形面的第1個(gè)頂點(diǎn)在設(shè)備坐標(biāo)系oixiyizi下的三維坐標(biāo)，將所有設(shè)備的三角形面坐標(biāo)點(diǎn)轉(zhuǎn)換到星敏感器本體坐標(biāo)系osxsyszs下，即

(xsij1，ysij1，zsij1，1)＝(xij1，yij1，zij1，1)msi(1)

(xsij2，ysij2，zsij2，1)＝(xij2，yij2，zij2，1)msi(2)

(xsij3，ysij3，zsij3，1)＝(xij3，yij3，zij3，1)msi(3)

msi為第i個(gè)設(shè)備坐標(biāo)系到星敏感器本體坐標(biāo)系的平移旋轉(zhuǎn)變換復(fù)合矩陣。根據(jù)公式(4)判斷星敏感器是否被遮擋，星敏感器光軸為某一指向時(shí)遮擋結(jié)果如圖3所示，圖中0到360表示方位角的變化，0到38表示半錐角的變化，陰影部分表示存在遮擋；

3)將所有無(wú)遮擋即滿足星敏感器星體雜光抑制角要求的星敏感器方位角、仰角以集合形式(αa,βa)^e，(αb,βb)^f，(αc,βc)^g表示，e、f、g分別表示星敏感器a、星敏感器b、星敏感器c滿足星體雜光抑制角要求的集合數(shù)量；

4)所有集合(αa,βa)^e，(αb,βb)^f，(αc,βc)^g轉(zhuǎn)換為(xa，ya，za)^e、(xb，yb，zb)^f、(xc，yc，zc)^g的形式，(x，y，z)為衛(wèi)星星敏感器光軸與衛(wèi)星本體坐標(biāo)系的夾角的方向余弦，x＝sin(α)，y＝cos(α)*sin(β)，z＝cos(α)*cos(β)。

步驟四，建立衛(wèi)星stk模型，設(shè)置場(chǎng)景仿真時(shí)間為衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)一年內(nèi)太陽(yáng)入射角最小的一天，設(shè)置衛(wèi)星參數(shù)，包括衛(wèi)星半長(zhǎng)軸、降交點(diǎn)地方時(shí)等。

步驟五，進(jìn)行零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角分析，獲得滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的可行解集；

1)設(shè)置衛(wèi)星三軸的姿態(tài)角為0度，建立3個(gè)星敏感器光軸矢量，建立星敏感器光軸矢量與太陽(yáng)光矢量的夾角關(guān)系；

2)根據(jù)步驟三獲得的滿足星體雜光抑制角的星敏感器a光軸方向余弦集合(xa，ya，za)^e為輸入，利用stk軟件中衛(wèi)星圖表工具“report”功能，得到衛(wèi)星零姿態(tài)下星敏感器a光軸與太陽(yáng)光的夾角，若夾角大于λs即滿足太陽(yáng)光抑制角要求，則保留，否則以集合中下一個(gè)方向余弦為輸入，直至遍歷完集合，篩選出滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器a光軸方向余弦(xa¹，ya¹，za¹)^l，l為星敏感器a滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的集合數(shù)量，l≤e；

3)以(xb，yb，zb)^f、(xc，yc，zc)^g為輸入，重復(fù)上述方法，分別獲得滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器b和星敏感器c光軸方向余弦(xb¹，yb¹，zb¹)^m、(xc¹，yc¹，zc¹)ⁿ，m、n分別為星敏感器b、星敏感器c滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的集合數(shù)量，m≤f，n≤g。

步驟六，進(jìn)行零姿態(tài)下地氣光抑制角分析，獲得滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的可行解集；

1)利用stk軟件建立地氣光矢量，設(shè)置大氣層厚度為100km，地氣光方位角azimuth_o計(jì)算方法為：

建立星敏感器光軸矢量與地氣光矢量的夾角關(guān)系；

2)根據(jù)步驟五獲得的滿足零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角的星敏感器a光軸方向余弦集合(xa¹，ya¹，za¹)^l為輸入，利用stk軟件中衛(wèi)星圖表工具“report”功能，得到衛(wèi)星零姿態(tài)下星敏感器a光軸與地氣光的夾角，若夾角大于λe即滿足地氣光抑制角要求，則保留，否則以集合中下一個(gè)方向余弦為輸入，直至遍歷完集合，篩選出滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的星敏感器a光軸方向余弦(xa²，ya²，za²)^r，r為星敏感器a滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的集合數(shù)量，r≤l；

3)以(xb¹，yb¹，zb¹)^m、(xc¹，yc¹，zc¹)ⁿ為輸入，重復(fù)上述方法，分別獲得滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的星敏感器b和星敏感器c光軸方向余弦(xb²，yb²，zb²)^s、(xc²，yc²，zc²)^t，s、t分別為星敏感器b、星敏感器c滿足零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的集合數(shù)量，s≤m，t≤n。

步驟七，根據(jù)衛(wèi)星側(cè)擺姿態(tài)要求，假設(shè)衛(wèi)星在滾動(dòng)軸、俯仰軸及偏航軸的側(cè)擺角度要求分別為φ、θ、星敏感器按照312轉(zhuǎn)序進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)等效于衛(wèi)星三軸側(cè)擺機(jī)動(dòng)，因此，星敏感器光軸矢量的姿態(tài)轉(zhuǎn)換為：

其中，

進(jìn)而得到轉(zhuǎn)動(dòng)后的星敏感器光軸方向余弦為(xa²，ya²，za²)^rr、(xb²，yb²，zb²)^sr、(xc²，yc²，zc²)^tr，在非零姿態(tài)下，要求同一時(shí)刻至少兩個(gè)星敏感器滿足太陽(yáng)光地氣光抑制角，故對(duì)(xa²，ya²，za²)^rr、(xb²，yb²，zb²)^sr、(xc²，yc²，zc²)^tr進(jìn)行組合構(gòu)成星敏感器組(xa²，ya²，za²，xb²，yb²，zb²，xc²，yc²，zc²)^u，其中，u為所有滿足星體雜光抑制角、零姿態(tài)下太陽(yáng)光、地氣光抑制角要求的星敏感器光軸方向余弦組合的數(shù)量。

步驟八，進(jìn)行非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角分析，獲得滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的可行解集；

1)根據(jù)步驟七獲得的集合(xa²，ya²，za²，xb²，yb²，zb²，xc²，yc²，zc²)^u為三個(gè)星敏感器光軸矢量輸入，按照步驟五描述的方法，得到衛(wèi)星非零姿態(tài)下三個(gè)星敏感器光軸與太陽(yáng)光矢量的夾角，如圖4所示，圖為stk軟件輸出結(jié)果的一部分，圖中第一列為仿真時(shí)間，第二、三、四列分別為星敏感器a、b、c光軸矢量與太陽(yáng)光矢量間的夾角；

2)若至少兩個(gè)星敏感器同一時(shí)刻滿足太陽(yáng)光抑制角要求，則保留，否則以集合中下一個(gè)方向余弦組為輸入，直至遍歷完集合，篩選出滿足非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角要求的星敏感器光軸方向余弦(xa³，ya³，za³，xb³，yb³，zb³，xc³，yc³，zc³)^v，其中v為所有滿足星體雜光抑制角、零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角、零姿態(tài)下地氣光抑制角、非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角的星敏感器光軸方向余弦組合的數(shù)量，v≤u；

步驟九，進(jìn)行非零姿態(tài)下地氣光抑制角分析，獲得滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的可行解集；

1)根據(jù)步驟八獲得的集合(xa³，ya³，za³，xb³，yb³，zb³，xc³，yc³，zc³)^v為三個(gè)星敏感器光軸矢量輸入，按照步驟六描述的方法，得到衛(wèi)星非零姿態(tài)下三個(gè)星敏感器光軸與地氣光的夾角，如圖5所示，圖為stk軟件輸出結(jié)果的一部分，圖中第一列為仿真時(shí)間，第二、三、四列分別為星敏感器a、b、c光軸矢量與地氣光矢量間的夾角；

2)若至少兩個(gè)星敏感器同一時(shí)刻滿足地氣光抑制角要求，則保留，否則以集合中下一個(gè)方向余弦組為輸入，直至遍歷完所有集合，篩選出滿足非零姿態(tài)下地氣光抑制角要求的星敏感器光軸方向余弦(xa⁴，ya⁴，za⁴，xb⁴，yb⁴，zb⁴，xc⁴，yc⁴，zc⁴)^w，其中w為所有滿足星體雜光抑制角、零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角、零姿態(tài)下地氣光抑制角、非零姿態(tài)下太陽(yáng)光抑制角、非零姿態(tài)下地氣光抑制角的星敏感器光軸方向余弦組合的數(shù)量，w≤v。

步驟十，對(duì)可行解集進(jìn)行排序，確定多視場(chǎng)星敏感器的最終星上構(gòu)形布局指向；

1)根據(jù)集合(xa⁴，ya⁴，za⁴，xb⁴，yb⁴，zb⁴，xc⁴，yc⁴，zc⁴)^w計(jì)算對(duì)應(yīng)的三個(gè)星敏感器間的夾角集合(θab，θbc，θab)^w，夾角計(jì)算方法如下，：

2)按照angop＝|θab-90|+|θbc-90|+|θac-90|從小到大進(jìn)行排序，將angop最小值對(duì)應(yīng)的方向余弦(xa⁴，ya⁴，za⁴)、(xb⁴，yb⁴，zb⁴)、(xc⁴，yc⁴，zc⁴)為三個(gè)星敏感器星上構(gòu)形布局的最終光軸指向。

本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。