CN111792058A - 一种低倾角轨道单轴sada驱动太阳翼对日的方法与系统 - Google Patents

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陶钊榕
孙华苗
刘燎
贾臻
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    • B64G1/22—Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
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Abstract

本发明提供了一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法，包括以下步骤：S1、星上传感器确定太阳矢量在轨道系中的坐标；S2、根据太阳矢量在轨道XoOYo平面的投影，计算卫星偏航角；S3、计算卫星姿态运动中期望的偏航角及角速度信息；S4、根据太阳翼驱动装置零位时太阳帆板法线坐标与太阳矢量夹角计算太阳翼驱动装置转角；S5、星上执行机构控制卫星机动，同时太阳翼驱动装置配合转动，以保证太阳翼指向太阳。本发明还提供了一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的系统。本发明的有益效果是：在低倾角轨道使用单轴SADA替代双轴SADA实现太阳翼对日定向，具有减少成本，提高可靠性，控制简单等优点。

Description

一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法与系统
技术领域
本发明涉及驱动太阳翼对日的方法，尤其涉及一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法与系统。
背景技术
太阳翼驱动装置(Solar Array Drive Assembly,SADA)用于支撑太阳翼、驱动太阳电池阵对日定向，使太阳能电池达到尽可能高的利用率，满足空间飞行器在轨能源供应的需要。
小卫星组网实现低轨通信，轨道一般为低倾角轨道，太阳角随时间不断变化，需要使用双轴SADA驱动太阳翼，但双轴SADA存在成本高、可靠性低、控制复杂的缺陷。
而当前单轴SADA主要应用在太阳同步轨道或者地球同步轨道上，不适用于低倾角轨道。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法与系统。
本发明提供了一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法，包括以下步骤：
S1、星上传感器确定太阳矢量在轨道系中的坐标；
S2、根据太阳矢量在轨道XoOYo平面的投影，计算卫星偏航角；
S3、计算卫星姿态运动中期望的偏航角及角速度信息；
S4、根据太阳翼驱动装置零位时太阳帆板法线坐标与太阳矢量夹角计算太阳翼驱动装置转角；
S5、星上执行机构控制卫星机动，同时太阳翼驱动装置配合转动，以保证太阳翼指向太阳。
本发明还提供了一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的系统，包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如上述所述的方法。
本发明的有益效果是：在低倾角轨道使用单轴SADA替代双轴SADA实现太阳翼对日定向，具有减少成本，提高可靠性，控制简单等优点。
附图说明
图1是本发明卫星本体坐标系轨道坐标系示意图。
图2是本发明一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
假定卫星三轴对地定向，卫星本体坐标系与轨道坐标系重合，单轴SADA零位时，太阳翼外法线指向星体+Xb轴，太阳翼沿+Yb轴方向延伸。如图1所示，其中：Xb、Xb、Xb为卫星本体坐标系的X、Y、Z轴；Xo、Yo、Xo为轨道坐标系的X、Y、Z轴；wo为卫星自转角速度。
低倾角轨道太阳角β(太阳方向矢量与轨道面的夹角，偏向轨道法线方向为正)一般在-80°～+80°之间变化，太阳矢量在轨道系中按照一定规律变化，根据太阳矢量变化规律，卫星偏航轴机动配合sada转动实现对太阳翼两个方向的控制，2自由度能够保证太阳翼对日。卫星和sada控制方式如图2所示。
当-10°<太阳角β<10°时，卫星偏航角速度较大，考虑偏航机动能力有限，该方法不适用，采取卫星三轴对地定向，sada转动保证太阳翼最优的对日定向，太阳电池阵能力损失1.6％，不影响卫星能源使用。
如图2所示，一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法，包括以下步骤：
S1、星上传感器确定太阳矢量在轨道系中的坐标；
S2、根据太阳矢量在轨道XoOYo平面的投影，计算卫星偏航角；
S3、计算卫星姿态运动中期望的偏航角及角速度信息；
S4、根据太阳翼驱动装置2零位时太阳帆板3法线坐标与太阳矢量夹角计算太阳翼驱动装置转角；
S5、星上执行机构控制卫星本体1机动，同时太阳翼驱动装置2配合转动，以保证太阳翼指向太阳。
本发明提供的一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法与系统，将单轴sada应用在低倾角轨道中，扩大了单轴sada的使用范围；采用单轴sada配合整星机动，无需使用双轴sada，降低卫星研制成本，易于控制；采用单轴sada配合整星机动，实现双自由度控制，保证太阳翼在三维空间中指向太阳。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、星上传感器确定太阳矢量在轨道系中的坐标；
S2、根据太阳矢量在轨道XoOYo平面的投影，计算卫星偏航角；
S3、计算卫星姿态运动中期望的偏航角及角速度信息；
S4、根据太阳翼驱动装置零位时太阳帆板法线坐标与太阳矢量夹角计算太阳翼驱动装置转角；
S5、星上执行机构控制卫星机动，同时太阳翼驱动装置配合转动，以保证太阳翼指向太阳。
2.一种低倾角轨道单轴SADA驱动太阳翼对日的系统，其特征在于：包括可读存储介质，所述可读存储介质中存储有执行指令，所述执行指令被处理器执行时用于实现如权利要求1所述的方法。
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