[發(fā)明專利]目標(biāo)航天器的光壓面積的處理方法和裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010555631.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-17
• 公開（公告）號(hào): CN111709088A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓意;陳明;歐陽琦;謝劍鋒;樂天;段成林;孔靜;張宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63920部隊(duì)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/20;G06T17/20;G06T7/73
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 董文倩

本發(fā)明公開了一種目標(biāo)航天器的光壓面積的處理方法和裝置。其中，該方法包括：確定目標(biāo)參數(shù)，其中，目標(biāo)參數(shù)至少包括目標(biāo)航天器的有效面元、目標(biāo)航天器的有效面元與入射光的夾角、目標(biāo)航天器的有效面元的物理面積以及光壓系數(shù)因子；依據(jù)目標(biāo)參數(shù)，確定目標(biāo)航天器的有效面元的光壓面積。本發(fā)明解決了相關(guān)技術(shù)中對(duì)新發(fā)射航天器進(jìn)行光壓面積估算的精度低的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航天領(lǐng)域，具體而言，涉及一種目標(biāo)航天器的光壓面積的處理方法和裝置。

背景技術(shù)

航天器在軌過程中會(huì)受到太陽產(chǎn)生的大量光子流的輻射影響即太陽輻射壓，由于輻射能量大部分集中在可見光波段，因此太陽輻射壓也稱為太陽光壓。當(dāng)光子撞擊航天器本體和太陽帆板時(shí)會(huì)被反射或被吸收，不同形狀的受照面會(huì)產(chǎn)生不同形式的力。

根據(jù)已有研究和實(shí)際任務(wù)經(jīng)驗(yàn)可知，太陽光壓力是影響深空探測航天器軌道確定與預(yù)報(bào)精度的最主要的攝動(dòng)力，軌道動(dòng)力學(xué)模型誤差主要來源于太陽光壓模型。太陽光壓受到多種因素的影響，包括航天器自身特性、姿態(tài)變化及控制誤差和太陽活動(dòng)等，光壓面積是表征太陽光壓力的重要指標(biāo)，是航天器精密軌道確定和預(yù)報(bào)中所需的關(guān)鍵參數(shù)，直接影響定軌和軌道預(yù)報(bào)的精度。國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)太陽光壓問題開展了諸多研究，建立了多種光壓模型，主要分為三大類：分析型/物理型模型、經(jīng)驗(yàn)型模型和半經(jīng)驗(yàn)型模型。

分析型模型主要是根據(jù)航天器的幾何形狀、大小、本體及太陽帆板表面材料光學(xué)特性(散射特性和吸收特性)等物理特性而建立的，通常在航天器發(fā)射前完成建模，不需要利用在軌數(shù)據(jù)，適用于新發(fā)射的航天器。最早提出的分析型模型是球模型，后來又發(fā)展了ROCK系列模型、T30模型和G2A模型等。相對(duì)而言，模型的物理背景較為清晰，輸入?yún)?shù)比較明確，便于進(jìn)行軌道計(jì)算與軌道預(yù)報(bào)。但航天器長期在軌運(yùn)行后，隨著時(shí)間變化、空間環(huán)境變化表面材料會(huì)老化并最終引起光學(xué)特性的變化。經(jīng)驗(yàn)型建模方法根據(jù)航天器發(fā)射后的在軌運(yùn)行狀態(tài)，利用長期精密星歷等大量歷史數(shù)據(jù)建立光壓模型公式，通過得到最優(yōu)的模型參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行擬合而得到的光壓模型，精度較高，主要有Colombo模型、ECOM模型等。但這種方法需要依靠長期大量觀測數(shù)據(jù)做支撐，并且吸收了多種攝動(dòng)力的影響，物理內(nèi)涵缺乏，不利于單獨(dú)分析光壓的變化。半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒Y(jié)合了分析型與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷膬?yōu)點(diǎn)，在綜合考慮航天器發(fā)射前的自身基礎(chǔ)信息和屬性的同時(shí)，兼顧了發(fā)射后航天器在軌運(yùn)行狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)信息，主要有JPL模型、Ad box-wing模型等。

在我國深空探測任務(wù)中，各航天器目前還沒有專用的太陽光壓模型，通常做法是簡化航天器的形狀和結(jié)構(gòu)組成、估算其在光照方向上的投影面積(橫截面積)及光壓面積。而要提高光壓模型精度，不僅需要考慮探測器不同部件在光照方向上的相互遮擋關(guān)系，還需要考慮表面不同材質(zhì)對(duì)太陽光的反射特性，計(jì)算和遮擋判斷過程比較復(fù)雜。

針對(duì)上述的現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)新發(fā)射航天器進(jìn)行光壓面積估算的精度低的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種目標(biāo)航天器的光壓面積的處理方法和裝置，以至少解決相關(guān)技術(shù)中對(duì)新發(fā)射航天器進(jìn)行光壓面積估算的精度低的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種目標(biāo)航天器的光壓面積的處理方法，包括：確定目標(biāo)參數(shù)，其中，所述目標(biāo)參數(shù)至少包括目標(biāo)航天器的有效面元、所述目標(biāo)航天器的有效面元與入射光的夾角、所述目標(biāo)航天器的有效面元的物理面積以及光壓系數(shù)因子；依據(jù)所述目標(biāo)參數(shù)，確定所述目標(biāo)航天器的有效面元的光壓面積。

可選地，確定目標(biāo)參數(shù)中目標(biāo)航天器的有效面元包括：獲取所述目標(biāo)航天器的三維模型；根據(jù)所述目標(biāo)航天器在當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)姿態(tài)，對(duì)所述三維模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換；將旋轉(zhuǎn)變換后的所述三維模型投影到二維屏幕上；對(duì)投影到所述二維屏幕上的所述三維模型進(jìn)行消隱處理；對(duì)消隱處理后的所述三維模型進(jìn)行光照渲染；根據(jù)光照渲染后的所述三維模型的面元參數(shù)，確定所述目標(biāo)參數(shù)中目標(biāo)航天器的有效面元。