CN106364702A - 适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法 - Google Patents

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辛岩
杨燕
叶小舟
刘胜
崔本杰
丰保民
叶立军
陈占胜
赖京
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64G—COSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00—Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42—Arrangements or adaptations of power supply systems
    • B64G1/44—Arrangements or adaptations of power supply systems using radiation, e.g. deployable solar arrays
    • B64G1/443—Photovoltaic cell arrays

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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Abstract

本发明提供了一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，包括：得到卫星所处轨道上的光照条件；根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案；根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略。本发明解决了倾斜轨道卫星在轨飞行的能源问题。

Description

适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法
技术领域
本发明涉及倾斜轨道卫星总体设计技术、太阳电池阵驱动控制技术及姿态控制技术，尤其是根据轨道光照条件设计太阳电池阵控制策略的方法。
背景技术
某卫星运行在倾斜轨道上，其太阳高度角是周期变化的。卫星没有相对固定的背阳面。这给卫星热控、能源及敏感器布局都带来很大困难。卫星采用偏航机动方案较好解决了这些问题。采用偏航机动方案后，卫星在轨飞行具有四种偏置状态，每种偏置状态下光照条件不同，故有必要设计一种针对各偏置状态的太阳电池阵驱动控制策略，以确保卫星在轨飞行期间的能源。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法,使卫星在各偏置状态下都能确保能源安全。
根据本发明提供的一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，包括：
得到卫星所处轨道上的光照条件；
根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案；
根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略。
优选地，通过仿真计算得到卫星所处轨道上的光照条件。
优选地，所述光照条件包括太阳高度角变化的周期和幅值。
优选地，在所述根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案的步骤中：
根据所述光照条件确定卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围；并根据所述卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围，来确定卫星实施偏航机动的时机和模式。
优选地，所述根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略的步骤中：
根据卫星偏航机动后卫星各个偏置状态，仿真得到的太阳电池阵与太阳的位置关系、太阳光的入射角，仿真得到的所述位置关系与所述入射角随时间的变化规律，确定太阳电池阵控制策略，以使卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日。
优选地，得到正向捕获、正向跟踪、反向捕获、反向跟踪及固定偏置等不同控制策略，确保卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日，能源充足。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明有效地保证了卫星在轨期间的能源，且简单可靠，优化了整星设计方案。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，通过分析卫星所处的轨道光照条件，结合卫星不同的偏航偏置状态，设计出一种太阳电池阵控制策略，以满足卫星能源要求。其包括步骤：分析卫星所处轨道上的光照条件；设计卫星偏航机动方案；设计各偏置条件下太阳电池阵控制策略。本发明解决了倾斜轨道卫星在轨飞行的能源问题。
根据本发明提供的一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，包括：
得到卫星所处轨道上的光照条件；
根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案；
根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略。
优选地，通过仿真计算得到卫星所处轨道上的光照条件。
优选地，所述光照条件包括太阳高度角变化的周期和幅值。
优选地，在所述根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案的步骤中：
根据所述光照条件确定卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围；并根据所述卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围，来确定卫星实施偏航机动的时机和模式。
优选地，所述根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略的步骤中：
根据卫星偏航机动后卫星各个偏置状态，仿真得到的太阳电池阵与太阳的位置关系、太阳光的入射角，仿真得到的所述位置关系与所述入射角随时间的变化规律，确定太阳电池阵控制策略，以使卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日。
优选地，得到正向捕获、正向跟踪、反向捕获、反向跟踪及固定偏置等不同控制策略，确保卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日，能源充足。
下面对本发明进行更为具体的说明。
步骤1.分析卫星所处轨道上的光照条件
在STK软件中输入卫星轨道高度、轨道倾角、轨道偏心率等轨道参数，仿真计算不同时间太阳与地球连线与轨道面的夹角，找出其随时间变化的规律，包括变化的幅值和周期等，并绘制曲线。
具体地，卫星的光照条件是设计太阳电池阵控制策略的输入条件，正确与否直接影响卫星的成败。分析卫星所处轨道的光照条件可通过STK软件进行仿真计算。
步骤2.设计卫星偏航机动方案
根据步骤1中仿真计算出的太阳高度角变化的周期和幅值，确定卫星应具备的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围，并由此确定出卫星实施偏航机动的时机和模式。
具体地，根据太阳相对轨道面(卫星)的位置变化规律，设计合理的卫星偏航机动方案，不仅让卫星太阳电池阵始终有较好的光照条件，而且使卫星获得相对固定的背阳面，简化了热控和姿轨控敏感器布局的设计。
步骤3.设计各偏置条件下太阳电池阵控制策略
对各偏置状态下，太阳电池阵受晒面与太阳光线的相对关系和变化规律进行分析，设计太阳电池阵的驱动规律(正向、反向还是固定偏置)，对于正向或反向驱动的还需计算并仿真其驱动的速率，以保证太阳光对太阳电池阵的入射角满足卫星能源要求。对太阳电池阵固定偏置的，要计算并仿真其固定偏置的角度，保证该角度能保证卫星能源。固定偏置角度可设计能够在轨注数修改功能，增加可靠性。
具体地，根据偏航机动后卫星各个偏置状态，分析、计算并仿真此时太阳电池阵与太阳的位置关系、太阳光的入射角及该位置关系及入射角随时间的变化规律，结合太阳电池阵驱动控制器的产品特征，设计正向捕获、正向跟踪、反向捕获、反向跟踪及固定偏置等不同控制策略，确保卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日，能源充足。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，包括：
得到卫星所处轨道上的光照条件；
根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案；
根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略。
2.根据权利要求1所述的适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，通过仿真计算得到卫星所处轨道上的光照条件。
3.根据权利要求1所述的适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，所述光照条件包括太阳高度角变化的周期和幅值。
4.根据权利要求1所述的适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，在所述根据所述光照条件，确定卫星偏航机动方案的步骤中：
根据所述光照条件确定卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围；并根据所述卫星的偏置状态及各偏置状态对应的太阳高度角的范围，来确定卫星实施偏航机动的时机和模式。
5.根据权利要求1所述的适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，所述根据卫星偏航机动方案，得到太阳电池阵控制策略的步骤中：
根据卫星偏航机动后卫星各个偏置状态，仿真得到的太阳电池阵与太阳的位置关系、太阳光的入射角，仿真得到的所述位置关系与所述入射角随时间的变化规律，确定太阳电池阵控制策略，以使卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日。
6.根据权利要求5所述的适应偏航机动卫星的太阳电池阵控制策略方法，其特征在于，得到正向捕获、正向跟踪、反向捕获、反向跟踪及固定偏置这些不同控制策略，确保卫星在轨运行期间太阳电池阵始终对日，能源充足。
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