[發明專利]一種太陽光入射角的計算方法及裝置

無效

• 申請號: 200910086017.2
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101571386A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 尤政;邢飛;張高飛;李宇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00;G01C21/02;B64G1/36
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 徐 寧;關 暢

技術領域

本發明涉及一種姿態傳感器領域，特別是關于一種用于航天器上姿態測量控制系統的太陽光入射角的計算方法及裝置。

背景技術

太陽敏感器是航天器上進行姿態測量的重要器件，現在已經廣泛應用于航天領域，包括航天飛機、地球衛星和深空探測器等。近年來，隨著航天任務的要求，對航天器相對于太陽的姿態測量精度和測量可靠性的要求越來越高，尤其是需要高精度成像的系統，包括偵查衛星、資源和天文觀測衛星以及通信衛星。高精度的太陽光入射角度測量可以實現航天器太陽帆板的準確對日，以保證衛星的最大能量獲取。同時，基于太陽光入射角度測量的對日穩定模式也是絕大多數衛星的一種初始模式和安全模式。

傳統的模擬式太陽敏感器的光敏探測元件采用基于光伏特性的太陽能電池片，且模擬量輸出，精度比較低，抗干擾性也不強，不能滿足航天器姿態控制的大視場和高精度的要求。隨著電耦合器件(Charge?Couple?Device，CCD)技術的發展，基于線陣CCD技術的數字式太陽敏感器在航天工程中得到了廣泛應用。這種太陽敏感器相對于模擬式太陽敏感器具有精度高和抗干擾能力強的特點，在一些特定場合可以代替星敏感器應用。

如圖1所示，在數字式太陽敏感器的分析中，通常將太陽敏感器的成像模型近似為小孔成像模型，以太陽敏感器在太陽光零度角的中心點為坐標中心O(x₀，y₀)在面陣圖像傳感器2平面上建立坐標系xoy，以垂直于面陣圖像傳感器2方向為z坐標。某一時刻t，太陽光經過太陽敏感器的光引入器1在面陣圖像傳感器2上成像，得到唯一的成像點坐標(x_t，y_t)。同時假定太陽敏感器的焦距為f，則得到太陽的慣性矢量V_t在太陽敏感器的坐標系內矢量w_t為：

wt=1(xt-x0)2+(yt-y0)2+f2-(xt-x0)-(yt-y0)f]]>

將t時刻的x軸太陽光入射角α_t和y軸太陽光入射角β_t分別表示為：