[发明专利]一种导航卫星复杂模型的热辐射力建模方法

摘要

本发明公开了一种导航卫星复杂模型的热辐射力建模方法，通过获取待分析卫星的表面三维模型，建立产生热辐射力的表面部件的数据信息库；分析各部件所处的工况在本体坐标系下的热辐射力，通过对各表面部件热辐射力的矢量合成计算整星的热辐射力和热辐射加速度，从而建立热辐射力和热辐射加速度的数学模型，该建模方法能够建立复杂卫星的高精度热辐射力模型，作为一种非保守力，能够完善并提高高精度卫星的动力学模型，进一步提高定轨精度和轨道预报精度。

主权项

1.一种导航卫星复杂模型的热辐射力建模方法，其特征在于步骤如下：（1）基于卫星本体坐标系，获取待分析卫星的表面三维模型，对卫星所有表面部件编号记为i，i为1，…，N；（2）建立包括每个卫星表面部件的热辐射力分析数据库，每个表面部件的热辐射力信息包括：表面积A_i、热辐射率ε_i、表面部件的外法线在本体坐标系中三轴方向的单位矢量P_i=(x_i,y_i,z_i)^T；（3）调用热辐射力分析数据库，计算所有表面部件在所处工况下的热辐射力；对于只有一个面暴露在空间环境的表面部件，其热辐射力F_thermal：Fthermal=-2σ(ϵiAiTi4-ϵ0AiT04)3c]]>式中，ε_i，A_i，T_i分别为第i个表面部件的热辐射率、表面积、所处环境下的平均温度；ε₀为卫星所处空间环境的热辐射率，取ε₀=1；T₀为空间环境温度，取T₀=4K；σ为斯特藩-玻尔兹曼常数，取σ=5.6699×10^-8Wm^-2K^-4；c为光速，取c=3×10⁸m/s²；对于两面都处于空间环境的表面部件，其热辐射力F_thermal：Fthermal=-2σ(ϵifAiTif4-ϵibAiTib4)3c]]>式中，ε_if、ε_ib分别为表面部件i正、反两个表面的热辐射率；T_if，T_ib分别为表面部件i正、反两个表面在所处环境下的平均温度；（4）根据每个表面部件外法线在本体坐标系中三轴方向的单位矢量P_i将每个表面部件的热辐射力F_thermali分解为沿本体坐标系三轴方向的热辐射力矢量，分别记为(F_xi,F_yi,F_zi)，其中：Fxi=Fthermali·xixi2+yi2+zi2]]>Fyi=Fthermali·yixi2+yi2+zi2]]>Fzi=Fthermali·zixi2+yi2+zi2]]>（5）对所有表面部件沿本体坐标系三轴方向的热辐射力矢量进行叠加，得到整星在本体坐标系三轴方向的热辐射力和热辐射加速度，从而形成包含热辐射力和热辐射加速度的模型；FX=Σi=1NFxi]]>FY=Σi=1NFyi]]>FZ=Σi=1NFzi]]>aX=FXm]]>aY=FYm]]>aZ=FZm]]>m为整星的质量；（6）将包含热辐射力和热辐射加速度的模型作为卫星动力学模型的一个摄动项用于卫星的定轨和轨道预报。