[发明专利]体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及立方体卫星的能源预算，具体地，涉及一种体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法。

背景技术

能源设计是卫星设计的基础，准确估计在轨的能源供给情况是电池阵设计论证的重点，也是制约卫星功能扩展、工作模式设计的重要因素。

经过对现有技术的检索，并没有发现现有技术中存在卫星能源估算方法或者类似的方法，因此急需一种能够卫星能源估算方法。

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体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法。

根据本发明提供的方法,可简便、快速、准确的估计立方体卫星在轨的能源供给平衡情况，为卫星总体设计提供必要的支撑，是卫星论证不可缺少的环节。

根据本发明提供的体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，包括如下步骤：

步骤1：定义立方体卫星各个面的初始时刻法向矢量；

步骤2：计算地球本体相对卫星的张角，判断立方体卫星是否处于地影；

步骤3：计算卫星运动过程中立方体卫星的各个面法向矢量的变化；

步骤4：根据各个面法向矢量的变化和卫星是否处于地影，计算一个轨道周期内卫星能量总和。

优选地，所述步骤1具体为定义如下象限：

立方体卫星的Ⅰ象限，即-X面的初始时刻法线矢量为[-1,0,0]'；

立方体卫星的Ⅱ象限，即-Y面初始时刻法线矢量为[0,-1,0]'；

立方体卫星的Ⅲ象限，即+X面初始时刻法线矢量为[1,0,0]'；

立方体卫星的Ⅳ象限，即Y面初始时刻法线矢量为[0,1,0]'；

立方体卫星的Ⅴ象限，即Z面初始时刻法线矢量为[0,0,1]'；

立方体卫星的Ⅵ象限，即-Z面初始时刻法线矢量为[0,0,-1]'。

优选地，所述步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：计算地球本体相对立方体卫星的张角γ_umbra：

其中，R_e是地球半径，H是立方体卫星的轨道高度；

步骤2.2：计算立方体卫星指向太阳矢量与立方体卫星指向地球矢量的夹角γ：

其中，V_XR为初始时刻卫星本体坐标系下卫星本体指向太阳的矢量，V_DX为初始时刻卫星本体坐标系下地球指向卫星本体的矢量；

步骤2.3：判断立方体卫星是否处于地影，

当-γ_umbra＜γ＜γ_umbra，则判断立方体卫星进入地影，地影标志flag＝0。

优选地，所述步骤3包括如下步骤：

步骤3.1：计算旋转矩阵R

其中，θ为卫星绕轨道面法线旋转的角度；

步骤3.2：计算立方体卫星运动过程中各个面法向矢量的变化：

立方体卫星Ⅰ的象限法线在参考系下矢量V₁＝R×[-1,0,0]'；％；

其中，R表示旋转矩阵；[]'表示行向量转置，即变成列向量；

立方体卫星的Ⅱ象限法线在参考系下矢量V₂＝R×[0,-1,0]'；％；

立方体卫星的Ⅲ象限法线在参考系下矢量V₃＝R×[1,0,0]'；％；

立方体卫星的Ⅳ象限法线在参考系下矢量V₄＝R×[0,1,0]'；％；

立方体卫星的Ⅴ象限法线在参考系下矢量V₅＝R×[0,0,1]'；％；

立方体卫星的Ⅵ象限法线在参考系下矢量V₆＝R×[0,0,-1]'；％。

优选地，所述步骤4包括如下步骤：

步骤4.1：计算立方体卫星各象限法线矢量与太阳的夹角：

立方体卫星的Ⅰ象限法线矢量与太阳的夹角

立方体卫星的Ⅱ象限法线矢量与太阳的夹角

立方体卫星的Ⅲ象限法线矢量与太阳的夹角

立方体卫星的Ⅳ象限法线矢量与太阳的夹角

立方体卫星的Ⅴ象限法线矢量与太阳的夹角

立方体卫星的Ⅵ象限法线矢量与太阳的夹角

其中，V_DR为初始时刻卫星本体坐标系下地心指向太阳矢量；

步骤4.2：计算一个轨道周期内立方体卫星能量总和，