一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，其包括如下步驟：確定計算輸入輸出量參數(shù)，利用輸入量，根據(jù)球面三角形、天文星歷計算等公式計算輸出量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是：解決了衛(wèi)星在地面靜止工況下與在軌飛行軌道星歷不一致的問題，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程中衛(wèi)星真實(shí)飛行軌道的模擬。此方法經(jīng)驗(yàn)證結(jié)果正確，效果良好，除可應(yīng)用于星敏感器外場試驗(yàn)外，還可應(yīng)用于太陽敏感器等其他光學(xué)測量部件的系統(tǒng)級外場試驗(yàn)。
【專利說明】一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種星敏感器外場試驗(yàn)技術(shù)，尤其在進(jìn)行星敏感器系統(tǒng)級外場試驗(yàn)時衛(wèi)星的軌道星歷計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前針對星敏感器的外場試驗(yàn)主要是產(chǎn)品級的，將星敏感器與星載計算機(jī)連接，使其接入衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)閉環(huán)的外場系統(tǒng)級試驗(yàn)還未進(jìn)行過。但為了充分驗(yàn)證星敏感器在衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)中的安裝極性、工作性能及系統(tǒng)軟件中星敏感器數(shù)據(jù)處理與姿態(tài)解算的正確性，進(jìn)行星敏感器外場系統(tǒng)級試驗(yàn)是很有必要的。
[0003]系統(tǒng)級試驗(yàn)就是在視野開闊的外場試驗(yàn)場地，選擇天氣晴朗的夜間，模擬衛(wèi)星上的安裝方式，將星敏感器安裝在轉(zhuǎn)臺上，并與星載計算機(jī)連接，讓星敏感器工作在與在軌運(yùn)行近似的工況，輸出慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)給星載計算機(jī)，星載計算機(jī)根據(jù)慣性姿態(tài)數(shù)據(jù)再結(jié)合軌道星歷數(shù)據(jù)計算衛(wèi)星的軌道姿態(tài)。
[0004]目前試驗(yàn)中存在的問題是:衛(wèi)星的星歷和軌道參數(shù)與真實(shí)在軌飛行的情況不一致，試驗(yàn)所在地經(jīng)緯度就是試驗(yàn)時刻衛(wèi)星軌道位置對應(yīng)的星下點(diǎn)經(jīng)緯度，是確定的已知量，軌道的半長軸、偏心率、軌道傾角取衛(wèi)星在軌的真實(shí)值，這幾項參數(shù)對圓軌道衛(wèi)星而言是常值，上述參數(shù)可以作為常量提前設(shè)置在星載計算機(jī)軟件中，而軌道幅角、升交點(diǎn)赤經(jīng)、試驗(yàn)時星載計算機(jī)的星上時鐘等參數(shù)不能直接獲得，因此不能真實(shí)模擬在軌情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法。它能滿足星敏感器外場試驗(yàn)需要。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，是利用已知的衛(wèi)星軌道傾角1、試驗(yàn)所在地緯度5和經(jīng)度i ,計算軌道升交點(diǎn)的地方時刻對應(yīng)試驗(yàn)開始時間即星載計算機(jī)時鐘、衛(wèi)星在軌道弧段內(nèi)位置的軌道幅角和反映軌道面與赤道面相對位置的升交點(diǎn)赤經(jīng)的方法。
[0007]所述的星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，其包括如下步驟:
1)確定計算輸入輸出量參數(shù)
確定試驗(yàn)所在地經(jīng)度1、緯& 衛(wèi)星軌道傾角1、升交點(diǎn)地方時?,作為輸入量，試驗(yàn)開始時刻t0及其時刻對應(yīng)的軌道幅角^、升交點(diǎn)赤經(jīng)為輸出量；
2)計算試驗(yàn)時刻軌道幅角U0
利用軌道傾角i先算出軌道面與赤道面夾角，利用其夾角、所在地緯度J ,根據(jù)球面三角形公式計算試驗(yàn)時刻軌道幅角U0 ；
3)計算試驗(yàn)開始時刻t0
利用軌道傾角i先算出軌道面與赤道面夾角，再利用其夾角和I根據(jù)球面三角形公式計算升交點(diǎn)與子午面夾角，利用其夾角和升交點(diǎn)地方時G、經(jīng)度Λ計算試驗(yàn)開始時刻t0;
4)計算升交點(diǎn)赤經(jīng)
利用算出的G計算儒略日MID2000,進(jìn)而計算出t0時刻格林尼治恒星時角，利用t0、td、Sg0計算升交點(diǎn)赤經(jīng)00。
[0008]本發(fā)明采用的方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:本發(fā)明提出了一種通用的星敏感器外場系統(tǒng)級試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，解決了衛(wèi)星在地面靜止工況下與在軌飛行軌道星歷不一致的問題，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)過程中衛(wèi)星真實(shí)飛行軌道的模擬。此方法經(jīng)驗(yàn)證結(jié)果正確，效果良好，除可應(yīng)用于星敏感器外場試驗(yàn)外，還可應(yīng)用于太陽敏感器等其他光學(xué)測量部件的系統(tǒng)級外場試驗(yàn)。
[0009]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0011]圖1為試驗(yàn)時衛(wèi)星軌道位置及姿態(tài)實(shí)施例示意圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】
如圖1所示，為試驗(yàn)時衛(wèi)星軌道位置及姿態(tài)示意圖，圖中符號含義如下:
Oe為地心；
分別代表地球北、南極； C為升交點(diǎn)；
所在面為地球赤道面；
ND為試驗(yàn)所在地經(jīng)線；
NC為升交點(diǎn)所在經(jīng)線；
5?所在面為衛(wèi)星軌道平面；
B為軌道面與涵交點(diǎn)，即試驗(yàn)所在地；
0#說為零姿態(tài)情況下的星體坐標(biāo)系。
[0013]已知輸入量為:
軌道傾角；
召點(diǎn)經(jīng)緯度1、5 ；
軌道升交點(diǎn)地方時td。
[0014]待求輸出量為:
軌道幅角U0 ；
試驗(yàn)開始時刻t0 ；
升交點(diǎn)赤經(jīng)。
[0015]計算過程如下:
由直角球面三角形 可知
【權(quán)利要求】
1.一種星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，利用已知的衛(wèi)星軌道傾角1、試驗(yàn)所在地緯度和經(jīng)度2，其特征在于:對軌道升交點(diǎn)的地方時刻對應(yīng)試驗(yàn)開始時間即星載計算機(jī)時鐘、反映衛(wèi)星在軌道弧段內(nèi)位置的軌道幅角和反映軌道面與赤道面相對位置的升交點(diǎn)赤經(jīng)的計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星敏感器外場試驗(yàn)衛(wèi)星星歷計算方法，其特征在于包括如下步驟: .1)確定計算輸入輸出量參數(shù) 確定試驗(yàn)所在地經(jīng)度1、緯& 衛(wèi)星軌道傾角1、升交點(diǎn)地方時?,作為輸入量，試驗(yàn)開始時刻t0及其時刻對應(yīng)的軌道幅角^、升交點(diǎn)赤經(jīng)Qd為輸出量； . 2)計算試驗(yàn)時刻軌道幅角U0 利用軌道傾角i先算出軌道面與赤道面夾角，利用其夾角、所在地緯度根據(jù)球面三角形公式計算試驗(yàn)時刻軌道幅角U0 ； .3)計算試驗(yàn)開始時刻t0 利用軌道傾角i先算出軌道面與赤道面夾角，再利用其夾角和根據(jù)球面三角形公式計算升交點(diǎn)與子午面夾角，利用其夾角和升交點(diǎn)地方時G、經(jīng)度A計算試驗(yàn)開始時刻t0 ； .4)計算升交點(diǎn)赤經(jīng) 利用算出的t0計算儒略日MJD2000 ,進(jìn)而計算出t0時刻格林尼治恒星時角Sg0，利用t0、td、Sg0計算升交點(diǎn)赤經(jīng)00。
【文檔編號】G01C25/00GK103808330SQ201210439239
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】張小偉, 袁榮鋼 申請人:上海航天控制工程研究所