[发明专利]一种基于多个太阳电池片的太阳捕获方法

说明书

技术领域

本发明属于空间飞行器姿态控制领域，涉及一种空间飞行器对太阳进行捕获的方法，特别是一种基于多个太阳电池片的测量电流对太阳进行搜索和捕获的方法。

背景技术

太阳捕获，就是控制处于空间任何方向上的航天器利用特定敏感器搜索太阳，当搜索到太阳后控制航天器上的某个方向指向太阳的过程。

目前卫星常用的太阳捕获方法分两类，一类是已知太阳目标矢量位置坐标和当前姿态信息。例如，利用星敏感器进行太阳捕获属于这一类，特点是在整个捕获过程中当前姿态信息能够连续获得。专利号为CN201010509204.X，名称为”一种卫星初入轨段的初始太阳捕获方法”的专利所公开的技术方案即属于这一类，这种方法的不足之处在于必需使用星敏感器这类具有全天球定姿能力的测量部件提供卫星当前的惯性姿态，捕获太阳时需要预先知道太阳的准确位置，因此在星上需要计算太阳星历；另一类则是太阳目标矢量和当前姿态信息未知，只有当航天器按照一定规律转动，让太阳敏感器看到太阳后才有相应的姿态信息，获得姿态信息后最终控制航天器指向太阳。专利号为CN201210063567.4，名称为”高轨道卫星大初始角速率情况的无陀螺太阳捕获控制方法”的专利所公开的技术方案即属于这一类。该方法主要是陀螺故障情况下的太阳捕获方法，在进行太阳搜索时卫星先绕俯仰轴按照0.5°/s的角速度旋转，720秒后太阳敏感器仍然不可见则切换为绕滚动轴按照0.5°/s的角速度旋转，800秒后仍然不成功则重新搜索。其不足之处在于当太阳与俯仰轴平行时，绕俯仰轴不能搜索到太阳，需经过至少720秒切换搜索方向后才能搜索到太阳。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种利用多个太阳电池片快速搜索到太阳，并能实现太阳指向稳定控制的方法。

本发明的技术解决方案是：一种基于多个太阳电池片的太阳捕获方法，步骤如下：

（1）在卫星-Z面上布局4个太阳电池片，每个太阳电池片在卫星-Z面布局时，应保证每个太阳电池片沿感光面法线方向上无障碍物遮挡，4个太阳电池片的法线方向与卫星本体坐标系-Z面的法线方向的夹角相同且均为β，其中1号太阳电池片法线与卫星本体坐标系的+X轴夹角为90°-β、2号太阳电池片法线与卫星本体坐标系的+Y轴夹角为90°-β、3号太阳电池片法线与卫星本体坐标系的-X轴夹角为90°-β、4号太阳电池片法线与卫星本体坐标系的-Y轴夹角为90°-β；

（2）依次读取每个太阳电池片的电流值，进行归一化处理后得到归一化电流I_i,i=1,2,3,4；然后再对I_i的真实性进行判断，在真实的情况下则保留I_i的当前值，如果不真实则将I_i设置为0；

所述归一化处理的方法是将太阳电池片每个周期实测电流值除以该太阳电池片在1个太阳常数下正面垂直照射太阳电池片所产生的最大电流值；

电流真实性的判断依据为电流值满足关系I_i>ε>0，则认为电流I_i是真实有效的，ε为给定的阈值；

（3）利用归一化电流确定初始搜索方向，若max(I₁,I₂,I₃,I₄)<ε，则控制卫星绕其本体坐标系的Y轴按照目标角速度ω_yb匀速转动，同时保持X轴和Z轴不转动，直至某个电流采集周期获取的I_i满足max(I₁,I₂,I₃,I₄)≥ε后进入步骤（4）；若max(I₁,I₂,I₃,I₄)≥ε，则按照最大规一化电流值所对应的太阳电池片所在位置确定卫星初始转动方向，具体如下：