[发明专利]体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法

摘要

本发明提供了一种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。本发明通过分析太阳矢量与立方体卫星的角度变化关系，能够准确估计安装体装式电池阵的立方体卫星的能源；本发明中计算方法简单提高了计算效率。

主权项

一种体装式电池阵的立方体卫星能源估算方法，其特征在于，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；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]'；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γumbra：γumbra=arcsin(ReRe+H)]]>其中，Re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：γ=arccos(VXR·VDX|VXR·VDX|)]]>其中，VXR为初始时刻卫星本体坐标系下卫星本体指向太阳的矢量，VDX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‑γumbra＜γ＜γumbra，则判断立方体卫星进入地影，地影标志flag＝0；所述步骤3包括如下步骤：步骤3.1：计算旋转矩阵RR=cos(-θ)0-sin(-θ)010sin(-θ)0cos(-θ)]]>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]'；％；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，VDR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，立方体卫星的其中一个面获得的能源为，当flag＝0，则Wi＝0；当flag≠0，则Wi＝K×η×cos(AngV1SUN～V6SUN)；其中，Wi为立方体卫星的其中一个面获得的能源；i为自然数1≤i≤6，K为常数，为1358W/m2，η为电池的光电转换效率和布片效率的乘积；则一个轨道周期内立方体卫星的总能源W为：W＝∑Wi×Vp其中，Vp为立方体卫星六个象限的布片矢量。