[發明專利]一種星體對轉動太陽帆板遮擋面積的分析方法

有效

• 申請號: 202110029028.8
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112613197B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 林曉冬;張銳;師晨光;孫興哲;謝祥華;黃志偉;嚴玲玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

本發明公開了一種星體對轉動太陽帆板遮擋面積的分析方法，涉及航空器設計技術領域，包括如下步驟：將衛星設計結構圖通過建模軟件導出和模型轉化軟件轉化并進行參數調整，得到可被可視化實時計算系統識別的模型文件；建立衛星數學仿真系統，生成并輸出信息；在可視化實時計算系統中進行衛星模型、衛星運行的配置、在軌運行可視化與期望的驗證、建立分析工作所需的坐標系、向量和面，并將數據導出；根據導出的數據進行星體對轉動太陽帆板遮擋面積的計算。至少部分解決了了理論計算過于繁瑣且難以校驗的問題，將計算結果與可視化顯示進行比對校驗，避免了純理論計算可能導致的錯誤，也方便衛星設計人員使用。

技術領域

本發明涉及航空器設計技術領域，特別涉及一種星體對轉動太陽帆板遮擋面積的分析方法。

背景技術

互聯網衛星集成多型大功率通信設備，在軌運行指向需要根據任務要求進行變化，所以需要太陽帆板驅動機構(Solar Array Drive Assembly，SADA)驅動帆板進行對日，提供能源補給。

受到運載能力和衛星在軌撓性特性的限制，不能一味的加大帆板面積，所以動態實時根據衛星在軌位置和太陽照射帆板的方向分析帆板太陽能電池片受照面積十分重要。通過地面仿真分析，一方面可以為整星結構設計提供依據，另一方面可以為太陽能電池片布片提供支撐，最終保證衛星系統能源的最優和在不同工況下的利用率最高。

但現有技術進行星體對轉動太陽帆板遮擋面積的地面仿真分析時，往往在衛星計算能源和帆板面積時總是以在軌最惡劣情況進行純理論計算，且大多數情況都未考慮帶SADA驅動的帆板的情況，存在理論計算過于繁瑣且難以校驗的問題。

發明內容

本發明為解決現有技術進行星體對轉動太陽帆板遮擋面積的地面仿真分析時，理論計算過于繁瑣且難以校驗的問題，采用了一種動態可視化的分析方法，以至少部分地解決上述問題。

由于衛星在軌位置實時變化，姿態根據任務要求多變，本發明方法根據衛星信息、太陽位置和帆板轉動等信息進行帆板受照率的分析，通過理論計算出具體的遮擋區域和遮擋面積，并通過可視化手段對計算進行復核和實時顯示。

具體而言，本發明提供一種結合建模軟件、模型轉化軟件、衛星數學仿真系統和可視化實時計算系統的動態可視化的分析方法，包括如下步驟：

將衛星設計結構圖通過建模軟件導出和模型轉化軟件轉化并進行參數調整，得到可被可視化實時計算系統識別的模型文件；所述模型文件包括：固定部件，由星體設置；轉動部件，由帶SADA驅動的帆板設置。

建立衛星數學仿真系統，生成并輸出信息；所述衛星數學仿真系統中，生成并輸出的信息包括：衛星軌道動力學信息、衛星姿態動力學信息、衛星SADA轉動模型信息；所述衛星軌道動力學信息包括：根據初始軌道信息和軌控信息實時解算得到的衛星在軌位置信息；所述衛星姿態動力學信息包括：根據任務和工作模式實時解算得到的衛星在軌指向信息；所述衛星SADA轉動模型信息包括：根據SADA轉動導引率實時解算得到的帆板與衛星本體系的位置關系信息。

在可視化實時計算系統中進行衛星模型的配置；衛星模型的配置包括：將模型文件導入可視化實時計算系統中，完成轉動部件轉動特性的設置，并完成部件與外部接口的定義；所述轉動部件轉動特性，包括：轉動軸、轉動方向及轉動范圍。

在可視化實時計算系統中進行衛星運行的配置；衛星運行的配置包括：將衛星軌道動力學信息、衛星姿態動力學信息以數據流的形式跟可視化實時計算系統進行交互，轉動部件根據衛星SADA轉動模型信息輸出實時轉動。

在可視化實時計算系統中進行在軌運行可視化與期望的驗證；

在可視化實時計算系統中建立分析工作所需的坐標系、向量和面，并將數據導出；在可視化實時計算系統中建立分析工作所需的坐標系、向量和面包括：建立衛星本體坐標系、帆板坐標系、太陽向量、衛星本體的包絡向量、帆板的包絡向量；根據太陽向量建立的衛星本體的包絡向量在帆板上的投影向量；