[發明專利]一種衛星入軌階段太陽電池陣輸出電流的估算方法有效

申請號：	201610822338.4	申請日：	2016-09-13
公開（公告）號：	CN106483466B	公開（公告）日：	2018-03-09
發明（設計）人：	馬文偉;劉元默;蘇蛟;鄢婉娟;王樂樂	申請（專利權）人：	航天東方紅衛星有限公司
主分類號：	H02S50/10	分類號：	H02S50/10;G01R19/00
代理公司：	中國航天科技專利中心11009	代理人：	陳鵬
地址：	100094 北***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種衛星階段太陽電池輸出電流估算方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于航天器控制領域，涉及一種太陽電池陣輸出電流的確定方法。

背景技術

一般來說，衛星從發射前30分鐘直至發射后太陽電池陣正常展開，衛星各個單機的正常工作均由蓄電池組放電來供給。鑒于衛星發射窗口的選擇和地面測控弧段的建立，在太陽電池陣展開之前蓄電池組的放電時間約幾十分鐘。因此衛星在發射后都要進行姿態對日定向以確保太陽電池陣輸出電流，減少蓄電池組的放電電量并能夠給其充電。

衛星發射后按照預定軌道隨著火箭一起飛行，到達預定位置時進行星箭分離，此時太陽電池陣處于壓緊狀態，之后根據設定的程序先后要經過火工品起爆太陽電池陣展開、太陽電池陣展開保持、太陽搜索、太陽電池陣歸零模式四個階段。在此過程中，衛星的姿態在不斷變化，由此產生的太陽電池陣的太陽光入射角和受照面積也在不斷變化，造成太陽電池陣輸出電流實時變化。

衛星在每次發射入軌前，會根據發射時間、發射窗口、入軌時刻等輸入條件來仿真衛星在入軌后的軌道動力學控制參數?，F有方法是利用衛星本體坐標系作為基準系來計算衛星入軌段太陽電池陣的輸出電流，該方法主要存在以下問題：利用本體坐標系只能計算衛星本體和太陽電池陣處于相對靜止狀態時的太陽電池陣輸出電流，但是在太陽電池陣歸零過程中，由于±Y太陽電池陣和衛星星體存在相對位移且±Y太陽電池陣翻轉方向相反，無法用本體坐標系下的參數分別對±Y太陽電池陣的輸出電流進行精確計算。

發明內容

本發明的技術解決問題是：針對現有技術的不足，提供了一種衛星入軌段太陽電池陣輸出電流的估算方法，通過引入帆板坐標系解決了在太陽電池陣歸零模式中無法單獨計算±Y太陽電池陣輸出電流的難題，提高了太陽電池陣輸出電流的計算精度，為衛星選擇合理的發射窗口和完善在軌飛控預案提供了重要參考。

本發明的技術解決方案是：一種衛星入軌階段太陽電池陣輸出電流的估算方法，針對星箭分離至太陽電池陣展開、太陽電池陣展開保持、太陽搜索、太陽電池陣歸零這四種模式分別進行太陽電池陣輸出電流的估算，其中：

(a)星箭分離至太陽電池陣展開模式，持續時間為t∈(0,t₁]，太陽電池陣輸出電流為其中N為太陽電池板的數目，cosα為衛星本體坐標系下太陽電池陣法線矢量u和太陽光矢量v的夾角余弦，I_方為太陽電池陣在太陽光線垂直入射時的輸出電流；

(b)太陽電池陣展開保持模式，持續時間為t∈(t₁,t₂]，太陽電池陣輸出電流當cosα>0時為I_方*cosα，當cosα<0時為0，其中cosα為衛星本體坐標系下太陽電池陣法線矢量u和太陽光矢量v的夾角余弦；

(c)太陽搜索模式，持續時間為t∈(t₂,t₃]，太陽電池陣輸出電流的計算方式與(a)中的計算方式完全相同；

(d)太陽電池陣歸零模式，持續時間為t∈(t₃,t₄]，太陽電池陣輸出電流當cosα_p>0且cosα_n>0時為當cosα_p>0且cosα_n<0時為當cosα_p<0且cosα_n>0時為當cosα_p<0且cosα_n<0時為0，其中cosα_p為+Y太陽電池陣法線矢量u_p與太陽光矢量v在+Y側帆板坐標系下的向量S_s-p在帆板坐標系下的夾角余弦，cosα_n為-Y太陽電池陣法線矢量u_n與太陽光矢量v在-Y側帆板坐標系下的向量太陽光矢量S_s-n在帆板坐標系下的夾角余弦。