[发明专利]一种网状天线卫星的光压计算方法

说明书

本发明提供一种网状天线卫星的光压计算方法，忽略卫星外部构型的几何表面、网状天线反射型面和圆周框架外侧面上的真实网格线，对三者进行重新建模；然后采用一定数量的射线模拟太阳入射光并追踪射线路径，得到与各射线相交的所有网格面元；最后采用网状天线的透过率来表征与射线出发点距离不同的网格面元所受到的射线辐照度的变化，既能够得到网状天线上的光压扰动分布，还能够得到射线穿过网状天线后在其它表面，如卫星上的光压扰动分布，更能反映实际情况，有效解决了网状天线引起的光压扰动分析问题，适用于所有卫星的光压分析。

技术领域

本发明属于卫星总体领域，尤其涉及一种网状天线卫星的光压计算方法。

背景技术

光压是光子把动量传给物体的结果。按照光子理论，每个光子的能量为普朗克常数h与光波频率ν的乘积，每个光子的动量为每个光子的能量除以光速C得到的值。如果每秒有N个光子垂直撞击在物体上，且被物体完全吸收，则物体获得的动量增量也即受到的压力为N×hν/C。如果光子被完全反射回去，则压力为2N×hν/C。设每秒垂直入射到单位面积上的太阳辐射强度为E₀，那么每秒垂直入射到单位面积上的光子数为E₀/hν。如果光子被物体完全吸收，则单位面积物体受到的压力为E₀/C。

光压可以是卫星动力源，如以光压为动力的太阳帆；也可以是影响卫星正常运行的扰动源，如光压的长期作用会使卫星轨道和姿态渐渐偏离要求的标称运动，特别是对轨道和姿态要求高的卫星，光压已成为不能忽略的因素。

对于非网状天线卫星，已有较成熟的光压分析方法，但由于光压影响因素较多(卫星几何模型、表面反射系数、数值处理方法等)，分析结果精度较低，而网状天线卫星的几何模型更加复杂，如果没有合适的几何建模方法与数值计算方法，不但分析结果精度低，而且计算效率也会很差。因此本发明提出一种适用于网状天线卫星高精度的光压分析方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种网状天线卫星的光压计算方法，能够快速重构卫星外部构型的几何表面、网状天线反射型面和圆周框架外侧面，得到射线在网状天线以及穿过网状天线后在其它表面上的光压扰动分布。

一种网状天线卫星的光压计算方法，其中，所述网状天线包括反射型面和圆周框架，所述方法包括以下步骤：

S1：获取卫星外部构型的几何表面、反射型面各真实网格所在平面组成的虚拟型面以及圆周框架外侧面各真实网格所在平面组成的虚拟圆周面，再将所述几何表面、虚拟型面以及虚拟圆周面进行网格划分，得到多个网格面元；

S2：采用设定数量的射线从指定方向模拟太阳光入射到几何表面、虚拟型面以及虚拟圆周面上；

S3：分别将各射线作为当前射线执行网格面元获取操作，得到网格面元序列，其中，所述网格面元获取操作为：

采用三角形面积坐标法获取与当前射线相交的所有网格面元，将与当前射线相交的各网格面元按照与当前射线出发点的距离由近及远进行排序，得到备选网格面元序列；

判断备选网格面元序列是否存在属于几何表面的网格面元，若不存在，则将备选网格面元序列直接作为最终的网格面元序列；若存在，则将与当前射线出发点的距离最近的、且属于几何表面的网格面元和排列在该网格面元前面的所有网格面元作为最终的网格面元序列；

S4：分别将各网格面元序列作为当前网格面元序列执行光压获取操作，得到网状天线卫星的光压分布，其中，所述光压获取操作为：

根据当前网格面元序列中各网格面元受到的射线辐照强度，依次计算各网格面元受到的光压力，其中，除排在第一的网格面元受到的射线辐照强度为太阳的原始强度外，其他网格面元受到的射线辐照强度为其前一个网格面元受到的辐射强度与网状天线透光率的乘积。

进一步地，所述网格面元受到的光压力的计算方法为：