導(dǎo)航geo衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，包括以下步驟，(1)獲得輸入條；(2)計算太陽對星本體輻射壓力矩；(3)計算太陽對太陽翼輻射壓力矩；(4)計算太陽對S/L天線輻射壓力矩；(5)對所述星本體輻射壓力矩、所述太陽翼輻射壓力矩和所述天線輻射壓力矩進行傅立葉擬合得到太陽輻射壓力矩的傅立葉擬合系數(shù)。利用該太陽輻射壓力矩的傅立葉擬合系數(shù)進行衛(wèi)星總體設(shè)計，本發(fā)明針對導(dǎo)航GEO衛(wèi)星的形狀、表面材料的光學(xué)特性，考慮了部件之間的遮擋等因素并考慮了S/L天線向北偏置的角度，同時針對網(wǎng)孔狀S/L天線建立模型，對導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩進行了計算，保證了導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算結(jié)果的精度。
【專利說明】導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航天飛行器設(shè)計領(lǐng)域，涉及導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]由于衛(wèi)星導(dǎo)航具有覆蓋區(qū)域大、作用距離遠以及受自然災(zāi)害破壞小等優(yōu)點，因此衛(wèi)星導(dǎo)航得到了廣泛應(yīng)用。由于GEO衛(wèi)星能覆蓋固定區(qū)域，因此我國在區(qū)域星座中得到了應(yīng)用。太陽輻射壓力是導(dǎo)航GEO衛(wèi)星定點以后長期工作期間的主要干擾力，其作用力使衛(wèi)星軌道偏心率呈長周期變化。當(dāng)太陽輻射壓力相對應(yīng)的壓心和衛(wèi)星質(zhì)心不一致時，會產(chǎn)生太陽輻射壓力力矩，這是影響衛(wèi)星姿態(tài)運動的最主要干擾力矩。太陽輻射壓力力矩與衛(wèi)星的形狀、表面材料的光學(xué)特性，部件之間的遮擋以及衛(wèi)星位置等有關(guān)。
[0003]導(dǎo)航GEO衛(wèi)星因其使命特點，采用動量輪控制衛(wèi)星姿態(tài)，動量輪會不斷吸收干擾力矩，到一定程度達到轉(zhuǎn)速極限就會飽和，從而喪失姿態(tài)控制能力。因此需要定期對動量輪進行卸載。為了使得動量輪卸載周期滿足用戶要求，衛(wèi)星設(shè)計之初，需要準(zhǔn)確知道太陽干擾力矩的大小。
[0004]從以上分析可知，有必要提供導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法來支持導(dǎo)航衛(wèi)星總體設(shè)計，以支導(dǎo)航星座組網(wǎng)建設(shè)工作。
[0005]一代導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓計算時考慮了衛(wèi)星的形狀、表面材料的光學(xué)特性，部件之間的遮擋等因素，但沒有考慮S/L天線向北偏置的角度。本算法不但考慮了衛(wèi)星的形狀、表面材料的光學(xué)特性，部件之間的遮擋等因素，同時考慮了 S/L天線向北偏置的角度(即天線反射面按右手系繞星體X軸轉(zhuǎn)過的角度)，也針對網(wǎng)孔狀S/L天線建立模型，計算結(jié)果更接近實際。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，該方法針對導(dǎo)航GEO衛(wèi)星的形狀、表面材料的光學(xué)特性，考慮了部件之間的遮擋等因素并考慮了 S/L天線向北偏置的角度，同時針對網(wǎng)孔狀S/L天線建立模型，對導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩進行了計算，保證了導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算結(jié)果的精度。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案，通過以下過程實現(xiàn):
[0008](I)獲得輸入條件，所述輸入條件包括:衛(wèi)星構(gòu)型；衛(wèi)星幾何尺寸；衛(wèi)星表面特性參數(shù)；衛(wèi)星質(zhì)心位置；太陽翼位置、尺寸和表面特性參數(shù)；S/L天線位置幾何尺寸和表面特性參數(shù)；
[0009](2)根據(jù)衛(wèi)星構(gòu)型、幾何尺寸、衛(wèi)星質(zhì)心以及衛(wèi)星表面特性參數(shù)計算太陽對星本體輻射壓力矩；星本體輻射壓力矩包括星本體各個面板的輻射壓力矩；所述各面板包括西面板、東面板、對地板、背地板、南面板和北面板；
[0010](3)根據(jù)衛(wèi)星質(zhì)心、太陽翼位置、太陽翼尺寸和表面特性參數(shù)計算太陽對太陽翼輻射壓力矩；
[0011](4)根據(jù)衛(wèi)星質(zhì)心、S/L天線位置、S/L天線幾何尺寸和表面特性參數(shù)計算太陽對S/L天線輻射壓力矩，具體過程如下:
[0012]對所述S/L天線進行微元劃分；
[0013]判斷所述S/L天線受東面板的遮擋:
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，包括以下步驟， (1)獲得輸入條件，所述輸入條件包括:衛(wèi)星構(gòu)型；衛(wèi)星幾何尺寸；衛(wèi)星表面特性參數(shù)；衛(wèi)星質(zhì)心位置；太陽翼位置、尺寸和表面特性參數(shù)；S/L天線位置幾何尺寸和表面特性參數(shù)； 其特征在于，還包括以下步驟: (2)根據(jù)衛(wèi)星構(gòu)型、幾何尺寸、衛(wèi)星質(zhì)心以及衛(wèi)星表面特性參數(shù)計算太陽對星本體輻射壓力矩；星本體輻射壓力矩包括星本體各個面板的輻射壓力矩；所述各面板包括西面板、東面板、對地板、背地板、南面板和北面板； (3)根據(jù)衛(wèi)星 質(zhì)心、太陽翼位置、太陽翼尺寸和表面特性參數(shù)計算太陽對太陽翼輻射壓力矩； (4)根據(jù)衛(wèi)星質(zhì)心、S/L天線位置、S/L天線幾何尺寸和表面特性參數(shù)計算太陽對S/L天線輻射壓力矩，具體過程如下: 對所述S/L天線進行微元劃分； 判斷所述S/L天線受東面板的遮擋:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，其特征在于:在所述步驟(2)中，采用微元分割法計算所述東面板的輻射壓力矩，具體步驟為: 以所述東面板一角為坐標(biāo)原點，對所述東面板進行微元劃分； 根據(jù)所述微元確定所述東面板受所述S/L天線的遮擋情況； 分別計算所述東面板的有遮擋力矩和無遮擋的光壓力矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，其特征在于:所述步驟(5)中，所述傅立葉擬合以太陽在形體坐標(biāo)系中的位置為自變量，將所述太陽輻射壓力矩表示成傅立葉級數(shù)形式，其中包含長期項和以天為周期的項。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一所述導(dǎo)航GEO衛(wèi)星太陽輻射壓力矩計算方法，其特征在于:所述太陽輻射壓力矩的傅立葉擬合系數(shù)用于衛(wèi)星總體設(shè)計。
【文檔編號】G06F19/00GK103942404SQ201310026185
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月21日
【發(fā)明者】高照照, 楊慧, 王東, 張云彤, 李美紅, 郝文宇, 陳閩 申請人:北京空間飛行器總體設(shè)計部