太陽(yáng)敏感器及太陽(yáng)方向矢量的確定方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)敏感器及太陽(yáng)方向矢量的確定方法。所公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器包括太陽(yáng)光敏感裝置(100)和太陽(yáng)方向矢量解算裝置(200)；太陽(yáng)光敏感裝置(100)包括輸出電流采集與控制電路、太陽(yáng)能電池片(110)和支撐結(jié)構(gòu)(120)；輸出電流采集與控制電路分別與太陽(yáng)方向矢量解算裝置(200)和太陽(yáng)能電池片(110)相連；支撐結(jié)構(gòu)(120)具有正五棱錐臺(tái)(121)；正五棱錐臺(tái)(121)的頂面和五個(gè)側(cè)面均設(shè)置有太陽(yáng)能電池片(110)；太陽(yáng)光敏感裝置(100)的數(shù)量為兩個(gè)；兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置分別用于安裝于衛(wèi)星的兩側(cè)；兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置(100)的正五棱錐臺(tái)(121)底面平行，且相對(duì)分布。上述方案能解決目前太陽(yáng)敏感器所存在的測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
太陽(yáng)敏感器及太陽(yáng)方向矢量的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及航天技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種太陽(yáng)敏感器及太陽(yáng)方向矢量的確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)敏感器是衛(wèi)星比較重要的姿態(tài)測(cè)量部件之一。太陽(yáng)敏感器通過(guò)觀測(cè)太陽(yáng)在其敏感單元的投影位置來(lái)解算衛(wèi)星相對(duì)于太陽(yáng)的姿態(tài)。太陽(yáng)敏感器再結(jié)合其它敏感器所檢測(cè)的信息(例如磁場(chǎng)信息)就可以解算出衛(wèi)星在地心慣性坐標(biāo)系中的姿態(tài)。
[0003]目前，太陽(yáng)敏感器主要有0/1式太陽(yáng)敏感器、模擬式太陽(yáng)敏感器和數(shù)字式太陽(yáng)敏感器三種。其中，0/1式太陽(yáng)敏感器主要檢測(cè)太陽(yáng)是否出現(xiàn)在其視場(chǎng)范圍內(nèi)。當(dāng)太陽(yáng)出現(xiàn)時(shí)，0/I式太陽(yáng)敏感器輸出為I;當(dāng)太陽(yáng)不出現(xiàn)時(shí)，0/1式太陽(yáng)敏感器的輸出為O?？梢?jiàn)，0/1式太陽(yáng)敏感器只能探測(cè)太陽(yáng)是否出現(xiàn)在其探測(cè)視場(chǎng)之內(nèi)，無(wú)法解算太陽(yáng)方向矢量，更不會(huì)涉及解算太陽(yáng)方向矢量的精度。
[0004]模擬式太陽(yáng)敏感器采用太陽(yáng)能電池片作為傳感器件，太陽(yáng)能電池片的輸出電流強(qiáng)度與太陽(yáng)入射角度呈余弦關(guān)系。模擬式太陽(yáng)敏感器的視場(chǎng)一般在20-30°左右，精度在1°左右。數(shù)字式太陽(yáng)敏感器通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)光線相對(duì)于其中心位置的偏差來(lái)計(jì)算太陽(yáng)入射角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)后續(xù)太陽(yáng)方向矢量的解算。目前，數(shù)字式太陽(yáng)敏感器主要有CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器和APS數(shù)字式太陽(yáng)敏感器兩種。其中，CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器包括線陣CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器和面陣CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器。而APS數(shù)字式太陽(yáng)敏感器則以面陣為主。目前應(yīng)用CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器產(chǎn)品較多。CCD數(shù)字式太陽(yáng)敏感器的視場(chǎng)一般在±60°左右，其精度能夠達(dá)到<
0.05°。其原理多是采用太陽(yáng)光通過(guò)狹縫照射在CCD探測(cè)器上，通過(guò)計(jì)算太陽(yáng)成像偏離CCD探測(cè)器中心的位置來(lái)計(jì)算太陽(yáng)入射角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)后續(xù)太陽(yáng)方向矢量的解算。
[0005]通過(guò)對(duì)模擬式太陽(yáng)敏感器和數(shù)字式太陽(yáng)敏感器的介紹可知，模擬式太陽(yáng)敏感器和數(shù)字式太陽(yáng)敏感器都存在測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題。當(dāng)衛(wèi)星姿態(tài)偏差較大時(shí)，太陽(yáng)會(huì)偏離太陽(yáng)敏感器的視場(chǎng)，進(jìn)而導(dǎo)致太陽(yáng)敏感器的測(cè)量功能失效。另外，目前的模擬式太陽(yáng)敏感器使用太陽(yáng)能電池片作為其傳感件，它的輸出電流與太陽(yáng)入射角度呈余弦關(guān)系。但是當(dāng)太陽(yáng)入射角大于60°之后，太陽(yáng)能電池片表面的反射作用增加，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)際的輸出電流偏小，最終導(dǎo)致對(duì)太陽(yáng)方向矢量的檢測(cè)誤差增大。
[0006]有鑒于此，如何解決目前的太陽(yáng)敏感器存在的測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明公開(kāi)一種太陽(yáng)敏感器，以解決【背景技術(shù)】所述的太陽(yáng)敏感器所存在的測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題。
[0008]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)如下技術(shù)方案:
[0009]太陽(yáng)敏感器，包括太陽(yáng)光敏感裝置和太陽(yáng)方向矢量解算裝置;所述太陽(yáng)光敏感裝置包括輸出電流采集與控制電路及太陽(yáng)能電池片;所述輸出電流采集與控制電路分別與所述太陽(yáng)方向矢量解算裝置和所述太陽(yáng)能電池片相連;所述太陽(yáng)光敏感裝置還包括支撐結(jié)構(gòu);所述支撐結(jié)構(gòu)具有正五棱錐臺(tái)；所述正五棱錐臺(tái)的頂面和五個(gè)側(cè)面均設(shè)置有所述太陽(yáng)能電池片；
[0010]所述太陽(yáng)光敏感裝置的數(shù)量為兩個(gè);兩個(gè)所述太陽(yáng)光敏感裝置分別用于安裝于衛(wèi)星的兩側(cè);兩個(gè)所述太陽(yáng)光敏感裝置的所述正五棱錐臺(tái)底面平行，且相對(duì)分布。
[0011]優(yōu)選的，上述太陽(yáng)敏感器中，所述正五棱錐臺(tái)為中空結(jié)構(gòu);所述輸出電流采集與控制電路為輸出電流采集與控制電路板;所述輸出電流采集與控制電路板連接于所述正五棱錐臺(tái)的底面，且與所述正五棱錐臺(tái)形成密封腔;所述輸出電流采集與控制電路板的電器元件位于所述密封腔內(nèi)。
[0012]優(yōu)選的，上述太陽(yáng)敏感器中，所述正五棱錐臺(tái)的頂面的角部均開(kāi)設(shè)有穿線孔，所述穿線孔與所述密封腔連通;所述太陽(yáng)能電池片通過(guò)穿過(guò)所述穿線孔的電線與所述輸出電流采集與控制電路板相連。
[0013]優(yōu)選的，上述太陽(yáng)敏感器中，所述太陽(yáng)能電池片的兩側(cè)均設(shè)置有匯流條;所述匯流條均與所述電線相連。
[0014]優(yōu)選的，上述太陽(yáng)敏感器中，所述正五棱錐臺(tái)的底部邊緣設(shè)置有外沿;所述外沿設(shè)置有用于與所述衛(wèi)星相連的連接孔。
[0015]優(yōu)選的，上述太陽(yáng)敏感器中，所述輸出電流采集與控制電路還包括熱敏電阻和電流補(bǔ)償單元;所述熱敏電阻設(shè)置于所述支撐結(jié)構(gòu)，且用于檢測(cè)所述太陽(yáng)能電池片的實(shí)際工作溫度;所述電流補(bǔ)償單元用于對(duì)所述太陽(yáng)能電池片的輸出電流實(shí)施補(bǔ)償；
[0016]補(bǔ)償關(guān)系為:
[0017]1=1-(T-To).η
[0018]其中，T為太陽(yáng)電池片的實(shí)際工作溫度；I為實(shí)測(cè)的太陽(yáng)能電池片的輸出電流;T0為太陽(yáng)能電池片的參考測(cè)試溫度，1為當(dāng)前光照條件下對(duì)應(yīng)溫度為T(mén)o時(shí)的輸出電流，Tl為太陽(yáng)能電池片的輸出電流的溫度系數(shù)。
[0019]太陽(yáng)方向矢量的確定方法，采用如上任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)敏感器實(shí)現(xiàn);包括如下步驟:
[0020]71)根據(jù)所述太陽(yáng)能電池片的輸出電流確定太陽(yáng)入射角；
[0021]71)選擇所述太陽(yáng)入射角小于設(shè)定閾值的所述太陽(yáng)能電池片，所述設(shè)定閾值為65。；
[0022]72)根據(jù)所選擇的所述太陽(yáng)能電池片的法線方程及相應(yīng)的所述太陽(yáng)入射角的余弦值所組成的方程組計(jì)算太陽(yáng)方向矢量。
[0023]優(yōu)選的，上述確定方法中，步驟71)通過(guò)查詢(xún)輸出電流與太陽(yáng)入射角的關(guān)系對(duì)應(yīng)表獲取每塊所述太陽(yáng)能電池片的所述太陽(yáng)入射角。
[0024]本發(fā)明公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器具有以下有益效果:
[0025]本發(fā)明公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器中，每個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置均包括六片太陽(yáng)能電池片，六片太陽(yáng)能電池片分別位于正五棱錐臺(tái)的頂面和五個(gè)側(cè)面。上述結(jié)構(gòu)使得正五棱錐臺(tái)的五個(gè)側(cè)面和頂面的夾角均為60°，正五棱錐臺(tái)的五個(gè)側(cè)面與底面的夾角為30°，相鄰的兩個(gè)側(cè)面之間的夾角為61.2°。這就使得頂面與側(cè)面所布置的太陽(yáng)能電池片之間的夾角也滿足上述關(guān)系。當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置平行地設(shè)置于衛(wèi)星的兩側(cè)時(shí)，整個(gè)太陽(yáng)敏感器能夠?qū)崿F(xiàn)±180° X ±180°的全視場(chǎng)測(cè)量?？梢?jiàn)，本發(fā)明公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器能解決【背景技術(shù)】所述的太陽(yáng)敏感器存在的測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題。
[0026]另外，當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置平行地設(shè)置于衛(wèi)星的兩側(cè)時(shí)，每個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置的太陽(yáng)能電池片的分布方式可以確保太陽(yáng)光無(wú)論從任何角度照射，總有至少3個(gè)太陽(yáng)能電池片上的太陽(yáng)光入射角不大于60°，采用這3個(gè)面的太陽(yáng)光入射角就可以來(lái)解算太陽(yáng)方向矢量，由于太陽(yáng)光入射角不大于60°，因此這能夠降低太陽(yáng)能電池片的表面反射作用。可見(jiàn)，相比于【背景技術(shù)】所述的模擬式太陽(yáng)敏感期而言，本發(fā)明公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器能提高太陽(yáng)方向矢量測(cè)量精度。
【附圖說(shuō)明】
[0027]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或【背景技術(shù)】中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或【背景技術(shù)】描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)光敏感裝置在一視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)光敏感裝置在另一視角下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖4是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的輸出電流采集與控制電路的一種具體示意圖；
[0032]圖5是本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)方向矢量的確定方法流程圖。
[0033]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0034]100-太陽(yáng)光敏感裝置、110-太陽(yáng)能電池片、111-匯流條、120-支撐結(jié)構(gòu)、121-正五棱錐臺(tái)、1211-穿線孔、1212-微矩形接插件、122-外沿、1221-連接孔、130-輸出電流采集與控制電路板、131 -螺釘、200-太陽(yáng)方向矢量解算裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0035]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0036]請(qǐng)參考圖1-3，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)一種太陽(yáng)敏感器。所公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器包括太陽(yáng)光敏感裝置100和太陽(yáng)方向矢量解算裝置200。
[0037]太陽(yáng)光敏感裝置100的數(shù)量為兩個(gè)，均包括輸出電流采集與控制電路、太陽(yáng)能電池片110和支撐結(jié)構(gòu)120。輸出電流采集與控制電路分別連接于太陽(yáng)方向矢量解算裝置200和太陽(yáng)能電池片110。支撐結(jié)構(gòu)120具有正五棱錐臺(tái)121，正五棱錐臺(tái)121的頂面和五個(gè)側(cè)面均設(shè)置有太陽(yáng)能電池片110，也就是說(shuō)，一個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100具有六片太陽(yáng)能電池片110。通常，太陽(yáng)能電池片110通過(guò)粘結(jié)的方式固定于正五棱錐臺(tái)121的頂面或側(cè)面。
[0038]兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100分別用于安裝在衛(wèi)星的兩側(cè)，兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100的正五棱錐臺(tái)121的底面平行，而且兩對(duì)分布。也就是說(shuō)，兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100平行安裝于衛(wèi)星的兩側(cè)。當(dāng)然，兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100在工作的過(guò)程中需要安裝于衛(wèi)星兩側(cè)沒(méi)有遮擋的表面，以確保太陽(yáng)光有機(jī)會(huì)投射至太陽(yáng)能電池片110的表面。
[0039]太陽(yáng)方向矢量解算裝置200獲取太陽(yáng)光敏感裝置100的檢測(cè)信息，并基于已確定的算法來(lái)解算太陽(yáng)方向矢量，具體的解算方法為現(xiàn)有技術(shù)，此不贅述。太陽(yáng)方向矢量解算裝置200可以是姿控計(jì)算機(jī)或星務(wù)計(jì)算機(jī)，也可以是其它單獨(dú)使用的處理器，本申請(qǐng)對(duì)此不作限制。
[0040]本實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器中，太陽(yáng)能電池片110為輸出電流與太陽(yáng)入射角呈余弦關(guān)系的電池片，例如硅電池片、三結(jié)砷化鎵電池片。
[0041 ]太陽(yáng)光敏感裝置100中，正五棱錐臺(tái)121的底部邊緣可以設(shè)置有外沿122，外沿122設(shè)置有連接孔1221。連接孔1221通過(guò)與連接件配合實(shí)現(xiàn)整個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100在衛(wèi)星上的固定。外沿122的設(shè)置不但能提高整個(gè)正五棱錐臺(tái)121的強(qiáng)度，而且還能提高連接件的配合位置。
[0042]一種具體的實(shí)施例方式:正五棱錐臺(tái)121的頂面外接圓半徑是3.2cm，正五棱錐臺(tái)121底面的外沿122外接圓半徑為5.9cm;太陽(yáng)能電池片110采用lcm*lcm的硅電池片。當(dāng)然，支撐結(jié)構(gòu)120及太陽(yáng)能電池片110的外形尺寸可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行相應(yīng)調(diào)節(jié)，本申請(qǐng)對(duì)此不作限制。
[0043]本實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器中，每個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100均包括六片太陽(yáng)能電池片110，六片太陽(yáng)能電池片110分別位于正五棱錐臺(tái)121的頂面和五個(gè)側(cè)面。上述結(jié)構(gòu)使得正五棱錐臺(tái)121的五個(gè)側(cè)面和頂面的夾角均為60°，正五棱錐臺(tái)121的五個(gè)側(cè)面與底面的夾角為30°，相鄰的兩個(gè)側(cè)面之間的夾角為61.2°。這就使得頂面與側(cè)面所布置的太陽(yáng)能電池片110之間的夾角也滿足上述關(guān)系。當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100平行地設(shè)置于衛(wèi)星的兩側(cè)時(shí)，整個(gè)太陽(yáng)敏感器能夠?qū)崿F(xiàn)±180° X ±180°的全視場(chǎng)測(cè)量?？梢?jiàn)，本實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器能解決【背景技術(shù)】所述的太陽(yáng)敏感器存在的測(cè)量視場(chǎng)較窄的問(wèn)題。
[0044]當(dāng)兩個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100平行地設(shè)置于衛(wèi)星的兩側(cè)時(shí)，每個(gè)太陽(yáng)光敏感裝置100的太陽(yáng)能電池片110的分布方式可以確保太陽(yáng)光無(wú)論從任何角度照射，總有至少3個(gè)太陽(yáng)能電池片110上的太陽(yáng)光入射角不大于60°，采用這3個(gè)面的太陽(yáng)光入射角就可以來(lái)解算太陽(yáng)方向矢量，由于太陽(yáng)光入射角不大于60°，因此這能夠降低太陽(yáng)能電池片110的表面反射作用?？梢?jiàn)，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器能提高太陽(yáng)方向矢量測(cè)量精度。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，本實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器的全視場(chǎng)測(cè)量精度基本一致，測(cè)量精度優(yōu)于0.5°。
[0045]請(qǐng)參考圖3，本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器中，正五棱錐臺(tái)121優(yōu)選為中空結(jié)構(gòu)，輸出電流采集與控制電路可以為輸出電流采集與控制電路板130。輸出電流采集與控制電路板130連接于正五棱錐臺(tái)121的底面，且與正五棱錐臺(tái)121形成密封腔，輸出電流采集與控制電路板130的電器元件位于密封腔內(nèi)。正五棱錐臺(tái)121采用中空結(jié)構(gòu)能降低整個(gè)太陽(yáng)敏感器的重量，同時(shí)中空結(jié)構(gòu)還能夠?yàn)槠渌牧悴考峁┌惭b空間，以避免其它零部件出現(xiàn)的碰撞損傷。
[0046]—種具體的實(shí)施方式中，輸出電流采集與控制電路板130通過(guò)螺釘131與支撐結(jié)構(gòu)120的底面相連。螺釘131與支撐結(jié)構(gòu)120之間可以設(shè)置隔熱墊，以較好地確保輸出電流采集與控制電路板130工作在合理的溫度范圍內(nèi)。
[0047]請(qǐng)參考圖4，圖4是一種具體結(jié)構(gòu)的輸出電流采集與控制電路的示意圖。圖4中所示的輸出電流采集與控制電路通過(guò)采樣電阻R將太陽(yáng)能電池片110的輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)后通過(guò)采集芯片進(jìn)行信號(hào)采集。具體的，采集芯片可以采用具有串行總線接口的ADC芯片。采樣電阻R的阻值選擇首先要確保太陽(yáng)能電池片110的工作點(diǎn)工作在IV曲線的線性段，同時(shí)兼顧ADC芯片的采樣分辨率。在太陽(yáng)能電池片110為lcm*lcm的硅電池片前提下，采樣電阻R的阻值不大于10 Ω，ADC芯片可以是8通道12位SPI接口芯片。
[0048]輸出電流采集與控制電路的輸出端可以采用接插件與太陽(yáng)方向矢量解算單元200相連，兩者之間傳輸?shù)男盘?hào)可以包括電信號(hào)和通訊信號(hào)。具體的，插接件可以是微矩形接插件1212，例如J30 J-9ZKW連接器。
[0049]太陽(yáng)能電池片110—般通過(guò)電線與輸出電流采集與控制電路板130相連。為此，正五棱錐臺(tái)121的頂面可以開(kāi)設(shè)有穿線孔1211，如圖2所示，穿線孔1211與密封腔連通。電線穿過(guò)穿線孔1211來(lái)連接正五棱錐臺(tái)121外側(cè)的太陽(yáng)能電池片110與密封腔中的輸出電流采集與控制電路板130。通常，穿線孔1211設(shè)置于正五棱錐臺(tái)121頂面的角部，具體的，一個(gè)角部可以開(kāi)設(shè)一個(gè)穿線孔1211。穿線孔1211的設(shè)置能方便太陽(yáng)能電池片110與輸出電流采集與控制電路板130的連接。
[0050]請(qǐng)繼續(xù)參考圖2，太陽(yáng)能電池片110的兩側(cè)可以設(shè)置匯流條111，兩側(cè)的匯流條111均與電線連接，便于太陽(yáng)能電池片110所產(chǎn)生電流的輸送。
[0051]本實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)光敏感裝置100的支撐結(jié)構(gòu)120本身可以是正五棱錐臺(tái)121;支撐結(jié)構(gòu)120也可以設(shè)置正五棱錐臺(tái)121。通常采用后者，一種具體的成型方法為:支撐結(jié)構(gòu)120通過(guò)對(duì)圓柱狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行五等分斜切而成。
[0052]本發(fā)明實(shí)施例中，輸出電流采集與控制電路還可以包括熱敏電阻和電流補(bǔ)償單元。熱敏電阻設(shè)置于支撐結(jié)構(gòu)120，且用于檢測(cè)所述太陽(yáng)能電池片110的實(shí)際工作溫度；電流補(bǔ)償單元用于對(duì)太陽(yáng)能電池片110的輸出電流實(shí)施補(bǔ)償;補(bǔ)償關(guān)系如公式(I)所示:
[0053]1=1-(T-To).η (I)
[0054]其中，T為太陽(yáng)能電池片的實(shí)際工作溫度；I為實(shí)測(cè)的太陽(yáng)能電池片的輸出電流;T0為太陽(yáng)能電池片的參考測(cè)試溫度，I。為當(dāng)前光照條件下對(duì)應(yīng)溫度為T(mén)o時(shí)的輸出電流，η為太陽(yáng)能電池片的電流的溫度系數(shù)，η由太陽(yáng)能電池片的具體種類(lèi)決定。
[0055]太陽(yáng)能電池片110的輸出電流大小與環(huán)境溫度有關(guān)。太陽(yáng)能電池片110測(cè)試時(shí)的溫度為T(mén)o，上述優(yōu)選方案，將太陽(yáng)能電池片110工作過(guò)程中在實(shí)際工作溫度T時(shí)實(shí)際檢測(cè)的輸出電流轉(zhuǎn)換為T(mén)o狀態(tài)下的輸出電流，根據(jù)To狀態(tài)下的輸出電流來(lái)計(jì)算太陽(yáng)方向矢量。很顯然，這能夠更加精確地根據(jù)輸出電流確定太陽(yáng)入射角，進(jìn)而能更加精確地解算太陽(yáng)方向矢量。
[0056]基于本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器，本申請(qǐng)還公開(kāi)一種太陽(yáng)方向矢量的確定方法，該確定方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程采用上文中任意一項(xiàng)所描述的太陽(yáng)敏感器。
[0057]請(qǐng)參考圖5，圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)方向矢量的確定方法流程圖。圖5所示的流程包括以下步驟:
[0058]S100、根據(jù)太陽(yáng)能電池片的輸出電流確定太陽(yáng)入射角。
[0059]本申請(qǐng)中，太陽(yáng)能電池片110的輸出電流與太陽(yáng)入射角呈余弦曲線關(guān)系，因此可以根據(jù)兩者的關(guān)系由輸出電流來(lái)計(jì)算太陽(yáng)在每塊太陽(yáng)能電池片110上的太陽(yáng)入射角。
[0060]通常，可以根據(jù)余弦曲線關(guān)系來(lái)建立太陽(yáng)能電池片110的輸出電流與太陽(yáng)入射角之間的關(guān)系對(duì)應(yīng)表，可以根據(jù)該關(guān)系對(duì)應(yīng)表通過(guò)每塊太陽(yáng)能電池片110的輸出電流來(lái)查找相對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)入射角。當(dāng)然，也可以采用線性插值方法結(jié)合查表來(lái)計(jì)算太陽(yáng)入射角。優(yōu)選的，查表間隔為3°。
[0061]如上文所述，為了提高檢測(cè)精度，步驟SlOO可以對(duì)太陽(yáng)能電池片的輸出電流進(jìn)行補(bǔ)償，然后根據(jù)補(bǔ)償后的輸出電流來(lái)進(jìn)行計(jì)算或查表獲取太陽(yáng)入射角。具體的補(bǔ)償過(guò)程可參考上文相應(yīng)部位的描述即可，此不贅述。
[0062]S200、選擇太陽(yáng)入射角小于設(shè)定閾值的太陽(yáng)能電池片。
[0063]本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)的太陽(yáng)敏感器在工作時(shí)，最少有3塊太陽(yáng)能電池片110，最多有六塊太陽(yáng)能電池片110滿足太陽(yáng)能入射角不大于60°。此種情況就能夠解算出太陽(yáng)方向矢量。通常參與解算的太陽(yáng)能電池片的數(shù)量都超過(guò)三個(gè)，這能夠提高采樣量。為此，優(yōu)選的，上述設(shè)定閾值可以為65°。此種情況下，較多塊的太陽(yáng)能電池片110的輸出電流被用于組成解算太陽(yáng)方向矢量的方程組，進(jìn)而能提高太陽(yáng)方向矢量的精度，當(dāng)然，也能夠提高解算出的太陽(yáng)方向矢量的可靠性。另外，參與解算的太陽(yáng)能電池片110的太陽(yáng)入射角都小于65°，這能夠降低太陽(yáng)光反射對(duì)太陽(yáng)方向矢量檢測(cè)精度的影響。
[0064]S300、計(jì)算太陽(yáng)方向矢量。
[0065]本步驟中，將步驟S200所選擇的太陽(yáng)能電池片的法線方程及太陽(yáng)入射角的余弦值組成方程組，并根據(jù)該方程組計(jì)算出太陽(yáng)方向矢量。一般情況下，參與解算太陽(yáng)方向矢量的太陽(yáng)能電池片110的數(shù)量超過(guò)三個(gè)，因此，可以采用最小二乘法得出最優(yōu)解，這能夠有效提高測(cè)量精度。
[0066]太陽(yáng)方向矢量的計(jì)算過(guò)程如公式(2)所示:
[0067]AS = B (2)
[0068]其中，A為滿足條件的太陽(yáng)能電池片平面的法線方向矢量組成的矩陣，B為對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)入射角的余弦，S為太陽(yáng)方向矢量。S求解如公式(3)所示:
[0069]S=(AjA)^1AjB (3)
[0070]S為方程的最小二乘最優(yōu)解，A’為A的轉(zhuǎn)置矩陣，可以通過(guò)參數(shù)歸一化得到最終的太陽(yáng)方向矢量。
[0071]本文中，各個(gè)優(yōu)選方案僅僅重點(diǎn)描述的是與其它方案的不同，各個(gè)優(yōu)選方案只要不沖突，都可以任意組合，組合后所形成的實(shí)施例也在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的范疇之內(nèi)，考慮到文本簡(jiǎn)潔，本文就不再對(duì)組合所形成的實(shí)施例進(jìn)行單獨(dú)描述。
[0072]以上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
[0073]以上所述僅是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.太陽(yáng)敏感器，包括太陽(yáng)光敏感裝置(100)和太陽(yáng)方向矢量解算裝置(200);所述太陽(yáng)光敏感裝置(100)包括輸出電流采集與控制電路及太陽(yáng)能電池片(110);所述輸出電流采集與控制電路分別與所述太陽(yáng)方向矢量解算裝置(200)和所述太陽(yáng)能電池片(110)相連;其特征在于，所述太陽(yáng)光敏感裝置(100)還包括支撐結(jié)構(gòu)(120);所述支撐結(jié)構(gòu)(120)具有正五棱錐臺(tái)(121);所述正五棱錐臺(tái)(121)的頂面和五個(gè)側(cè)面均設(shè)置有所述太陽(yáng)能電池片(110); 所述太陽(yáng)光敏感裝置(100)的數(shù)量為兩個(gè);兩個(gè)所述太陽(yáng)光敏感裝置分別用于安裝于衛(wèi)星的兩側(cè);兩個(gè)所述太陽(yáng)光敏感裝置(100)的所述正五棱錐臺(tái)(121)底面平行，且相對(duì)分布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)敏感器，其特征在于，所述正五棱錐臺(tái)(121)為中空結(jié)構(gòu)；所述輸出電流采集與控制電路為輸出電流采集與控制電路板(130);所述輸出電流采集與控制電路板(130)連接于所述正五棱錐臺(tái)(121)的底面，且與所述正五棱錐臺(tái)(121)形成密封腔;所述輸出電流采集與控制電路板(130)的電器元件位于所述密封腔內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)敏感器，其特征在于，所述正五棱錐臺(tái)(121)的頂面的角部均開(kāi)設(shè)有穿線孔(1211)，所述穿線孔(1211)與所述密封腔連通;所述太陽(yáng)能電池片(110)通過(guò)穿過(guò)所述穿線孔(1211)的電線與所述輸出電流采集與控制電路板(130)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)敏感器，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池片(110)的兩側(cè)均設(shè)置有匯流條(111);所述匯流條(111)均與所述電線相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)敏感器，其特征在于，所述正五棱錐臺(tái)(121)的底部邊緣設(shè)置有外沿(122);所述外沿(122)設(shè)置有用于與所述衛(wèi)星相連的連接孔(1221)06.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)敏感器;其特征在于，所述輸出電流采集與控制電路還包括熱敏電阻和電流補(bǔ)償單元;所述熱敏電阻設(shè)置于所述支撐結(jié)構(gòu)(120)，且用于檢測(cè)所述太陽(yáng)能電池片(110)的實(shí)際工作溫度;所述電流補(bǔ)償單元用于對(duì)所述太陽(yáng)能電池片(110)的輸出電流實(shí)施補(bǔ)償;補(bǔ)償關(guān)系為: 1=1-(T-To).η 其中，T為太陽(yáng)電池片的實(shí)際工作溫度；I為實(shí)測(cè)的太陽(yáng)能電池片的輸出電流;To為太陽(yáng)能電池片的參考測(cè)試溫度，1為當(dāng)前光照條件下對(duì)應(yīng)溫度為T(mén)o時(shí)的輸出電流，Tl為太陽(yáng)能電池片的輸出電流的溫度系數(shù)。7.太陽(yáng)方向矢量的確定方法，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的太陽(yáng)敏感器實(shí)現(xiàn);包括如下步驟: 71)根據(jù)所述太陽(yáng)能電池片的輸出電流確定太陽(yáng)入射角； 71)選擇所述太陽(yáng)入射角小于設(shè)定閾值的所述太陽(yáng)能電池片，所述設(shè)定閾值為65°; 72)根據(jù)所選擇的所述太陽(yáng)能電池片的法線方程及相應(yīng)的所述太陽(yáng)入射角的余弦值所組成的方程組計(jì)算太陽(yáng)方向矢量。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的確定方法，其特征在于，步驟71)通過(guò)查詢(xún)輸出電流與太陽(yáng)入射角的關(guān)系對(duì)應(yīng)表獲取每塊所述太陽(yáng)能電池片的所述太陽(yáng)入射角。
【文檔編號(hào)】G01C21/02GK106052677SQ201610304055
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月10日
【發(fā)明人】繩濤, 庹洲慧, 趙勇, 陳小前, 宋新, 楊磊, 白玉鑄
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)