[發明專利]一種測量地球反照輻射照度的方法

有效

• 申請號: 201110460940.5
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102564574A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 梁士通;鐘紅軍;張春明;唐勇;盧欣;趙春暉;郝云彩;黃欣;李春江;余成武;王曉燕;劉婧;鐘俊;李曉;程會艷
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: G01J1/00
• 分類號: G01J1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 臧春喜

技術領域

本發明涉及一種測量地球反照輻射照度的方法，屬于星敏感器設計技術領域。?

背景技術

星敏感器具有精度高、集成度高等特點，并能提供三軸姿態信息，這使其逐漸成為衛星或導彈等空間飛行器中重要的姿態測量設備。星敏感器通過敏感恒星輻射來測定衛星相對于天球坐標系的三軸姿態。恒星輻射一般較弱，空間環境中的雜散光會對星敏感器敏感的微弱星光形成干擾，降低系統的成像質量，嚴重時會淹沒恒星光強，使星敏感器無法正常工作。因此確定星敏感器在軌的雜光影響，保證其正常工作成為了星敏感器設計中必須考慮的問題。?

星敏感器在軌的雜散光源主要有太陽光、月球反照光、地球反照光和衛星表面反射光等。太陽光張角較小，可以通過將星敏安裝在陰影區進行躲避；月光反照光相對太陽光亮度低得多，張角更小，因此對星敏感器影響較小；星體表面散射光可以通過對星體表面進行發黑等方法減小星體表面散射；地球反照光具有范圍廣、影響大等特點，雖可以通過將星敏感器光軸上仰等方法進行部分規避，但要完全避免地球反照對星敏感器在軌時的影響仍十分困難。?

現有的雜光分析軟件如TracePro、Lighttools、ASAP等仿真分析多基于Monte-Carlo技術。Monte-Carlo技術是一種基于隨機數計算的隨機方法。雜光分析中的Monte-Carlo技術需追跡大量的地球反照光線后才能得到地球反照產生的雜光影響。對在空間飛行的星敏感器而言，地球反照區域面積極大，要得到準確的地球反照影響，需追跡大量的地球反照光線，這對現有?的雜光分析軟件和計算機硬件都提出了極大的要求；當追跡光線數較少時，其計算結果的正確性和精度很難得到保證。并且采用現有軟件模擬，很難將星敏感器在軌時的太陽和衛星的相對位置、地球表面相應地理位置的地表反照率相結合。這給分析地球反照對星敏感器的雜光影響帶來了極大的困難。?

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有基于Monte-Carlo技術的分析方法的不足，提供一種測量地球反照輻照照度的方法，具有計算速度快，測量準確度高的優點。?

本發明的技術解決方案是：一種測量地球反照輻射照度的方法，步驟如下：?

(1)以地球地心為坐標原點，建立地球坐標系，太陽在地球坐標系中的經緯度位置α_sun，β_sun，根據衛星軌道參數確定衛星在地球坐標系中的經緯度位置α_sat，β_sat以及在地球坐標系中的星敏感器光軸指向v_st；其中α_sun為太陽在地球坐標系中的經度位置，β_sun為太陽在地球坐標系中的緯度位置，α_sat為衛星在地球坐標系中的經度位置，β_sat為衛星在地球坐標系中的緯度位置；?

(2)對地球表面進行經緯度劃分形成M個地表面元ds，M≥10000；?

(3)任選一個地表面元ds，保存該地表面元ds所處的經緯度α_ds，β_ds，計算所述地表面元ds的當地法線N與太陽入射矢量S的夾角?連接任意一個地表面元ds和星敏感器遮光罩入口中心形成地表-星敏連接線，計算每個地表面元ds的當地法線N與地表-星敏連接線的夾角?地表-星敏連接線的長度為l_i，，i＝1，2...M-1，M，l_i由衛星在地球坐標系中的經緯度位置α_sat，β_sat和每個地表面元ds位置確定；計算任意一個地表-星敏連接線與所述星敏感器光軸指向v_st的夾角?

(4)判斷每個地表面元ds是否會被太陽照射，當地表面元ds的當地法線N與太陽入射矢量S的夾角?小于等于90°時則該地表面元ds會被太陽照射，否則該地表面元ds未被太陽照射，其中太陽入射矢量S由太陽在地球坐標系中?的經緯度位置α_sun，β_sun所確定；?

(5)判斷每個地表面元ds是否會被星敏感器遮光罩所視見，當地表面元ds的當地法線N與地表-星敏連接線的夾角?小于等于90°時則該地表面元ds會被星敏感器遮光罩所視見，否則該地表面元ds未被星敏感器遮光罩所視見；?