[发明专利]基于低轨道地球卫星的地影时刻预报的星上确定方法

说明书

技术领域

本发明属于低轨道地球卫星(LEO)技术领域，更特别地说，涉及一种基于人造低轨卫星的进行地影时刻预报的星上确定方法。

背景技术

低轨道地球卫星(low earth orbit satellite；LEO)一般是指运行轨道在距离地面500～2000km之间的卫星。

作者余金培于2004年3月出版的《现代小卫星技术与应用》，在“3.小卫星系统”中公开了一般卫星系统的组成，如图1所示。星载计算机也称星务计算机，负责星上数据与程序的存储、处理以及各分系统的协调管理。目前星载计算机广泛采用RISC(Reduced Instruction Set Computer，中文是精简指令集计算机)系列芯片的计算机系统。GPS接收机是接收全球定位系统卫星信号并确定地面空间位置的仪器。

太阳光遮挡是影响LEO功能甚至寿命的主要因素之一，精确预报LEO进出地影时刻有助于星上能源系统管理、星体温度热控制以及成像任务规划等。随着LEO技术的精细化发展，对地影预报的实时性以及精度均提出更高的需求。地球是自身不发光而又不透光的天体，在太阳照射下要发生几何阴影。地球的阴影有本影、半影和伪本影之分，如图2所示；作者徐宝棻于1984年8月第1次印刷出版的《地球概论教程》，第五章第2节日食和月食中关于月影和地影的介绍。

传统的地影预报方法主要包括两类：一是在轨道每步递推内判断“日-地-星”相对方位，进而得出光线相切的时刻；二是求解描述地影几何的超越方程。上述方法均涉及多步迭代，计算比较复杂，不适合于星上计算资源有限的自主预报。

地影时刻预报的关键在于要根据一定的条件判定卫星所处的影区位置。以往的研究将太阳光视为非平行光，将地球的影区分为本影区，半影区和无影区三种情况，并通过建立高次方程进行判定求解，计算相当复杂。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于低轨道地球卫星的地影时刻预报的星上确定方法，该方法将太阳光视为平行光，通过实时采集的轨道要素来表征地影时刻自主预报，借助了星-地-日平面内定点转动射线切割圆周的方式。在本发明中，为了便于对卫星所处位置进行合理的判断，提出了判定角β，应用判定角β构建了卫星恰好进出地影的关系，从而在星载计算机上快速、高效地完成地影时刻自主预报。

本发明是一种基于低轨道地球卫星的地影时刻预报的星上确定方法，所述低轨道地球卫星中的星载计算机用于负责星上数据与程序的存储、处理以及各分系统的协调管理；利用星载计算机中的星上数据并结合卫星是否位于地影区域的角度来得到卫星进出地影的时刻，从而使得星载计算机中的地影时刻自主预报更加精确、迅速。

本发明的地影时刻自主预报包括有下列步骤；

步骤一，获取地心赤道惯性坐标系O-X_iY_iZ_i下的卫星、地球、太阳的位置矢量；

步骤二，获取地心赤道惯性坐标系O-X_iY_iZ_i到星-地-日坐标系O-X_cY_cZ_c的变换矩阵LO_cO_i；

步骤三，获取卫星-太阳矢量在星-地-日坐标系O-X_cY_cZ_c中的投影，即卫星-太阳-投影点DV-AOc=LOcOi×DV-AOi;]]>