太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预报方法
【专利说明】太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预巧方法
[0001]
技术领域
[0002] 本发明涉及太阳同步轨道星敏感器视场遇月亮的预报方法。
【背景技术】
[0003] 自人类发明卫星W来，太阳同步轨道卫星一直就是地球人造卫星中最庞大的家 族。由于太阳同步轨道卫星轨道面与太阳矢量关系比较固定的特点，送类卫星往往拥有比 较好的背阳面，给太阳同步轨道卫星的星敏感器利用提供了非常好的环境，加之星敏感器 姿态精度高，所W星敏感器也是太阳同步轨道卫星最典型的姿态敏感器配置。
[0004] 虽然太阳同步轨道卫星的星敏感器一般不会遇太阳，但是，月亮W月为周期的规 律绕地球旋转，送样，一个月内，卫星星敏感器不可避免遇月亮，可能使星敏感器出无效数 据，进而对卫星产生影响。送就需要星敏感器遇月亮的预报技术。
[0005] 传统的星敏感器遇月亮的方式是建立精确的轨道和姿态动力学，其中含太阳、月 球的运动模型，直接仿真得到月球矢量与星敏感器光轴夹角关系，对卫星星敏感器遇月亮 做出预报，送种方式较为复杂，得出的结果也不具规律性，不便于理解和记忆。
【发明内容】
[0006] 本发明解决的问题是现有星敏感器遇月亮的预报方法复杂、结果不具规律性、不 便于理解和记忆的问题。
[0007] 为解决上述问题，本发明提供一种太阳同步轨道星敏感器遇月 亮的预报方法，其特征是：该方法包括如下步骤；S1、对太阳、月亮及卫 星轨道面进行建模而获得太阳、月亮及卫星轨道面Η者关系图；S2、根 据卫星降交点地方时在所述关系图中确定卫星轨道面与基准面的夹角
其中，:;巧表示小时、3旷表示分钟、激表示砂；S3、根据卫星的星 敏感器的安装方式获得中间变量辨;S4、根据卫星轨道面与基准面的夹角α·和中间变量 群计算星敏感器在升交点光轴指向与基准面的夹角鞠 W及在降交点光轴指向与基准面 的夹角雜，其中，巧日0。-與、巧2二α'-如。+资；S5、根据星敏感器在升交点光轴指 向与基准面的夹角:奋1计算星敏感器在升交点处遇月亮的农历日
W 及根据在降交点光轴指向与基准面的夹角^^:^计算星敏感器在降交点处遇月亮的农历日
[0008] 在进一步方案中，对太阳、月亮及卫星轨道面进行建模时至少W如下前提；卫星 降交点地方时不变；太阳、月亮绕地球运动，其轨迹与地球赤道平面重合；卫星轨道倾角为 90° ;月亮绕地球运行轨迹是正圆；星敏感器光轴+Z向偏转，或者，卫星降交点地方时不 变；太阳、月亮绕地球运动，其轨迹与地球赤道平面重合；卫星轨道倾角为90° ;月亮绕地 球运行轨迹是正圆；星敏感器光轴向+X向偏转，将X轴的偏转分解至Z轴的偏转。
[0009] 与现有技术相比，本发明具有W下优点： 1、 误差小：本发明预报星敏感器遇月亮的误差小于1天； 2、 本发明找出了星敏感器遇太阳的时间与中国传统农历的关系，得出的结果有助于预 报时间的理解和记忆。而一般通过仿真得到的星敏感器遇月亮时间，不具有规律性，不便理 解和记忆； 3、 一般星敏感器遇月亮预报方法，需要进行复杂的轨道及姿态动力学建模，并且需要 计算机协助才能完成；而本发明仅通过太阳同步轨道地方时，星敏感器安装信息，就可W手 工计算出星敏感器遇月亮的时间，减少资源占用，提高预报效率。
【附图说明】
[0010] 图1是太阳、月亮及地球关系的示意图。
【具体实施方式】
[0011] 为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例 并配合附图予W详细说明。
[0012] 请参阅图1，本发明太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预报方法包括如下步骤： S1、对太阳、月亮及卫星轨道面进行建模而获得太阳、月亮及卫星轨道面Η者关系图。 在该步骤中，为了更能突显主要因素，将一些对预报精度较小的因素进行简化处理；主要 有如下几项；第一；卫星降交点地方时不变(实际上太阳同步轨道降交点地方时是缓慢变 化的）；第二；太阳、月亮绕地球运动，其轨迹与地球赤道平面重合；第Η ;卫星轨道倾角为 90° ;(太阳同步轨道卫星一般在98°左右）；第四；月亮绕地球运行轨迹是正圆；第五；星 敏感器光轴仅考虑+Ζ向偏转，在星敏感器光轴向+Χ偏转的情况下，需要将该偏转分解至 + Ζ向偏转，具体方法为；将星敏感器光轴投影在卫星Υ0Ζ面，此投影不存在+Χ偏转，仅存 在+Ζ向偏转；经过上述简化，可W得到太阳、月亮及卫星轨道面Η者关系，如图1所示。众 所周知，太阳同步可W用降交点地方时来描述，它体现了太阳和轨道面的关系，图1给出了 四种情况的降交点地方时，如图1中小圆环所示。如果某太阳同步轨道降交点地方时已知， 就可W方便地计算出本卫星轨道面与基准面（降交点地方时为0点）的角度，如图1中α 所示。中国农历日体现了月球、太阳和地球随时间的关系，当月球处于太阳和地球中间时， 月球几乎完全被地球遮挡，月球可见性最小，定义为初一；当月球和太阳分别处于地球两侧 时，月球可见面积最大，为满月，定义为十六，不难看出，中国农历十六所处位置刚好与基准 面重合；依次类推，中国农历月平均29天。图中给出了农历初一和十六所对应的位置，如图 1中大圆环所示。
[0013] S2、根据卫星降交点地方时在所述关系图中确定卫星轨道面与基准面的夹角
其中，巧表示小时、进f表示分钟、忠表示砂；比如，如卫星降交 点地方时是07:30,也就是，结、嫩V離;和Μ二11，则卫星轨道面与基准面（降交点地方 时为00:00,对应中国农历十六）的夹角
卫星降交点为07:30,与06:00较为靠近，处于图的上方，同理，卫星升交点则与18:00 较为靠近，处于图的下方，如图1所示。
[0014] S3、根据卫星的星敏感器的安装方式获得中间变量骑。本发明中，步骤S1中介绍 了卫星轨道与太阳，月球与时间的关系，要研究星敏感器遇月亮的规律，还需要将星敏感器 的安装方式加入分析。由于月球也处于地球赤道面，所W月球进入星敏感器视场时，星敏 感器光轴也必然在卫星赤道面，一般星敏感器光轴仅向+Ζ偏转，所W，当星敏感器遇月亮 时，卫星必然处于升交点或降交点附近。假设某卫星星敏感器安装在卫星巧面，星敏感器 光轴向-Ζ面偏目角，则卫星在降交点和升交点时，星敏感器光轴指向如图1所示。比如， 卫星星敏感器沿巧轴安装，并朝-Ζ面上翅10。，则公二10°。
[0015] S4、根据卫星轨道面与基准面的夹角α和中间变量與计算星敏感器在升交点光轴 指向与基准面的夹角孰W及在降交点光轴指向与基准面的夹角62，其中，61 = α-9〇η-片 、游2二α-如。+班。在本实施方式中'
[0016] S5、根据星敏感器在升交点光轴指向与基准面的夹角朔计算星敏感器在升交点 处遇月亮的农历日
W及根据在降交点光轴指向与基准面的夹角读2计 算星敏感器在降交点处遇月亮的农历日：
采用前述例子中的数据，
[0017] 综上所述，本发明通过对太阳、月亮及卫星轨道面进行建模获得Η者关系图并结 合星敏感器的安装方式而获得星敏感器光轴指向在卫星升交点和降交点出的天区指向，就 可W得出星敏感器遇月亮的农历时间，还能得出星敏感器此次遇月亮时，卫星在轨道上的 相位，W及星敏感器遇月亮时间长短的初步分析。经过与STK建模仿真对比，本发明具有如 下优点；1、误差小：本发明预报星敏感器遇月亮的误差小于1天；2、本发明找出了星敏感器 遇太阳的时间与中国传统农历的关系，得出的结果有助于预报时间的理解和记忆。而一般 通过仿真得到的星敏感器遇月亮时间，不具有规律性，不便于理解和记忆；3、一般星敏感器 遇月亮预报方法，需要进行复杂的轨道及姿态动力学建模，并且需要计算机协助才能完成； 而本发明仅通过太阳同步轨道地方时，星敏感器安装信息，就可W手工计算出星敏感器遇 月亮的时间，减少资源占用，提高预报效率。
【主权项】
1. 太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预报方法，其特征是：该方法包括如下步骤： 51、 对太阳、月亮及卫星轨道面进行建模而获得太阳、月亮及卫星轨道面三者关系图； 52、 根据卫星降交点地方时在所述关系图中确定卫星轨道面与基准面的夹角其中，逍表示小时、:财表示分钟、黑表示秒； 53、 根据卫星的星敏感器的安装方式获得中间变量P ; 54、 根据卫星轨道面与基准面的夹角攻和中间变量爹计算星敏感器在升交点光轴指 向与基准面的夹角浼以及在降交点光轴指向与基准面的夹角遵2 ,其中，55、 根据星敏感器在升交点光轴指向与基准面的夹角别计算星敏感器在升交点处遇 月亮的农历日以及根据在降交点光轴指向与基准面的夹角计算星 敏感器在降交点处遇月亮的农历日2. 根据权利要求1所述太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预报方法，其特征是：对太阳、 月亮及卫星轨道面进行建模时至少以如下前提：卫星降交点地方时不变；太阳、月亮绕地 球运动，其轨迹与地球赤道平面重合；卫星轨道倾角为90° ;月亮绕地球运行轨迹是正圆； 星敏感器光轴仅考虑土Z向偏转，或者，卫星降交点地方时不变；太阳、月亮绕地球运动，其 轨迹与地球赤道平面重合；卫星轨道倾角为90° ;月亮绕地球运行轨迹是正圆；星敏感器 光轴向考虑±Χ向偏转，将X轴的偏转分解至Z轴的偏转。
【专利摘要】本发明公开太阳同步轨道星敏感器遇月亮的预报方法。该方法通过太阳、月亮及卫星轨道面三者关系图获得卫星轨道面与基准面的夹角以及星敏感器的安装方式获得中间变量，根据卫星轨道面与基准面的夹角和中间变量计算星敏感器在升交点光轴指向与基准面的夹角以及在降交点光轴指向与基准面的夹角，根据星敏感器在升交点光轴指向与基准面的夹角计算星敏感器在升交点处遇月亮的农历日以及根据在降交点光轴指向与基准面的夹角计算星敏感器在降交点处遇月亮的农历日。所以，本发明预报方法简单、结果具有规律性且便于理解和记忆。
【IPC分类】G01C21/02
【公开号】CN105486304
【申请号】CN201410473776
【发明人】朱虹, 叶立军, 张涛, 陈征, 黄京梅, 刘笑, 陈敏, 张泽涛
【申请人】上海新跃仪表厂
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年9月17日