專利名稱：模擬太陽運動的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于航天器衛(wèi)星姿態(tài)測量技術領域，涉及一種模擬物體運動的方法， 尤其涉及一種模擬太陽運動的方法。
背景技術：
衛(wèi)星因其具有系統(tǒng)復雜、造價昂貴、無法修復的特性，往往將可靠性要求放 在首要位置。作為衛(wèi)星核心技術之一的姿控技術，其可靠度的高低決定著衛(wèi)星任 務的成敗，為了保證衛(wèi)星姿控系統(tǒng)的高可靠度，采用的措施一方面是在保證系統(tǒng) 性能的情況下，盡可能采用簡單、可靠的部件和方法，另一方面是增加系統(tǒng)冗余 配置。
衛(wèi)星姿控系統(tǒng)由定姿和控制兩部分組成。其任務是確保衛(wèi)星姿態(tài)滿足任務要 求。定姿是控制的基礎，由姿態(tài)敏感器、定姿算法和參考信息組成。敏感器測量 與衛(wèi)星姿態(tài)相關信息，通過定姿算法將測量信息與參考信息進行比較，從而得到 衛(wèi)星估計姿態(tài)。衛(wèi)星定姿敏感部件通常使用太陽敏感器，與太陽敏感器定姿相應 的參考信息是太陽的運動信息。
星上在軌太陽參考信息往往是根據(jù)現(xiàn)已知太陽信息，通過運動規(guī)律推測將來 衛(wèi)星在軌運行時刻的太陽運動信息，這就要求將描述太陽運動規(guī)律的模型事先存 儲在星上。描述太陽運動規(guī)律的完善運動模型有著復雜數(shù)學運算，運算時需消耗 大量資源，作為太陽運動的地面仿真研究尚可，但用在衛(wèi)星是不適宜的。對此，
目前在衛(wèi)星研制中常用的處理方法有兩類
第一類是為了節(jié)省星上資源，將太陽的運動規(guī)律簡化處理為勻速圓軌道運 動，這樣帶來的缺點是模型誤差大，并隨著時間的推移誤差進一步加大；
第二類是將描述太陽真實運動規(guī)律的橢圓模型，進行截斷處理，存儲在姿控 星載計算機中，然后在軌運行時，通過遙控對其中具有時微變性有天文參數(shù)進行 修正。這也是目前運用4^多的方法，具體如下
描述太陽運動的太陽真黃經(jīng)表達式為
3<formula>formula see original document page 4</formula>截斷處理為C/s = M, + 2e, sin(M,) + |es2 sin(2 * M,) + w《；
其中7kf，為太陽平近點角，M,=A/,。+^xAf; M,。為起始時刻的太陽平
近點角；a/為起始時刻的相對時；a為太陽近地點俯角；^為太陽偏心率；^為 太陽平運動角速度。每隔一段時間對m,。、 a、 e,、 ^幾個參數(shù)進行遙控修 正。
此類處理方法相對第一類處理方法，精度提高了，但是缺點也明顯 上述方法包括遙控處理過程，增加衛(wèi)星遙控通道的壓力，同時降低了模型的
不可靠性；遙控處理僅能消除天文參數(shù)時微變給模型帶來的誤差，而無法消除模
型截斷誤差。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種模擬太陽運動的方法，可解決上述 背景技術中的缺陷。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案
一種模擬太陽運動的方法，該方法包括如下步驟
步驟A、獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)；
步驟B、將上述兩組數(shù)據(jù)進行分析比較，獲得所述時間段太陽真黃經(jīng)相對于 太陽平黃經(jīng)波動曲線；
步驟C、根據(jù)衛(wèi)星定姿精度要求，對波動曲線進行擬合，獲得的太陽真黃經(jīng)
Us;
步驟D、擬合所獲得的太陽真黃經(jīng)Us代入太陽運動模型，以獲得衛(wèi)星定姿所 需的太陽參考信息。
作為本發(fā)明的 一 種優(yōu)選方案，步驟C 中，太陽真黃經(jīng) ^=M。+M + Min(2"/365'25 0;其中，M。為已知的某一時刻^。的太陽真黃經(jīng)； d = "(24* 3600)， f為相對于^。的時間；&，&為系數(shù)。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，太陽運動模型5 =
COS("J
cos(人)* sin(t/s) sin(厶)* sin(L^ )
,其中，/，為
黃赤交角。
作為本發(fā)明的 一種優(yōu)選方案，通過精確才莫型或權威部門的預報獲取設定時間 段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括步驟E、根據(jù)獲得的太陽參考 信息，模擬太陽運動。
本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的模擬太陽運動的方法通過簡單的方法 描繪復雜的太陽運動規(guī)律，運算簡單；同時不需要遙控修正手段。本發(fā)明方法的 誤差小，并且誤差穩(wěn)定不會隨著時間而增加。


圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
圖2為2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0太陽真黃經(jīng)相對太陽平黃 經(jīng)的偏差示意圖。
圖3為本發(fā)明方法2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0太陽真黃經(jīng)相 對于太陽真黃經(jīng)的誤差示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。 實施例一
請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種模擬太陽運動的方法，該方法包括如下步驟 步驟A、獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)。可通過精確模型或權
威部門的預報獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)。
步驟B、將上述兩組數(shù)據(jù)進行分析比較，獲得所述時間段太陽真黃經(jīng)相對于
太陽平黃經(jīng)波動曲線。
5步驟c、根據(jù)衛(wèi)星定姿精度要求，對波動曲線進行擬合，獲得的太陽真黃經(jīng) Us; L/,M。+V + Min(2;r/365'25cO;其中，似。為已知的某一時刻~的太陽真黃經(jīng)；
"=〃(24"600)， Z為相對于^。的時間；1、為系數(shù)。
cos(",)
步驟D、擬合所獲得的太陽真黃經(jīng)Us代入太陽運動模型^二
:cos(乙"sin(L^) sin(/,)*sin(C/s)
其中，/、為黃赤交角，以獲得衛(wèi)星定姿所需的太陽參考信息< 步驟E、根據(jù)獲得的太陽參考信息，模擬太陽運動。
經(jīng)過上述改進，本發(fā)明提出的模擬太陽運動的方法通過筒單的數(shù)學公式描繪 復雜的太陽運動規(guī)律，運算簡單；同時不需要遙控修正手段。本發(fā)明方法的誤差 小，并且誤差穩(wěn)定不會隨著時間而增加。
本發(fā)明可以應用于所用利用太陽敏感器定姿的衛(wèi)星研究，對簡化衛(wèi)星系統(tǒng)方 案、提高衛(wèi)星資源、增加可靠度有著積極的意義。該發(fā)明也可推廣應用于其它需 要研究太陽運動的相關領域。
僅是突破傳統(tǒng)遙控干預方式，提供一種僅依靠星上自行簡單處理，即可獲得高精 度太陽參考信息的方法。它也可以根據(jù)衛(wèi)星的運行軌道、在軌時間以及定姿精度 要求，選取不同的數(shù)據(jù)，采用不同的擬合公式，從而獲得不同的精度。
實施例二
本實施例中，模擬太陽運動的方法包括如下步驟
步驟A，、通過精確模型或權威部門的預報獲取2007年1月1日0: 0-2015 年1月1日0: 0之間每一天0: 0的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)。
步驟B，、將兩組數(shù)據(jù)進行分析比較，獲得2007年1月1日0: 0-2015年1 月1日0: O這個時間段太陽真黃經(jīng)相對于太陽平黃經(jīng)波動曲線；波動曲線如圖2所示。
步驟C，、根據(jù)衛(wèi)星定姿精度要求，對波動曲線進行擬合。運用衛(wèi)星定姿精度要求為0. 5度，僅進行一次擬合即可。以2008年1月5日0: 0的真黃經(jīng)為起點， 進行擬合分析運算，所得太陽真黃經(jīng)計算公式為
R = M。 + 0.98561 *d + 1.9139sin(2* ;r/365.25*力；
其中，M。= 283.8629°,為2008年i月5日0:0的太陽真黃經(jīng)；"=〃(24*3600) (天)；z為相對于2008年1月5日0: 0的秒時。
步驟D，、擬合所獲得的太陽真黃經(jīng)^代入太陽運動模型5 =
cos(f/,) cos(人)* sin(L^ ) sin(/,)*sin(i7,)
其中，7、為黃赤交角，本實施例中取23. 4383° 。即可獲得衛(wèi)星定姿所需的太陽 參考信息。
步驟E'、根據(jù)獲得的太陽參考信息，模擬太陽運動。
請參閱圖3,圖3為本發(fā)明方法2007年1月1日0: 0-2015年1月1日0: 0 太陽真黃經(jīng)相對于太陽真黃經(jīng)的誤差示意圖。
這里本發(fā)明的描述和應用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實 施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領域的普通技 術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚 的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結 構、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和 精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進行其它變形和改變。
權利要求
1、一種模擬太陽運動的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟A、獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)；步驟B、將上述兩組數(shù)據(jù)進行分析比較，獲得所述時間段太陽真黃經(jīng)相對于太陽平黃經(jīng)波動曲線；步驟C、根據(jù)衛(wèi)星定姿精度要求，對波動曲線進行擬合，獲得的太陽真黃經(jīng)Us；步驟D、擬合所獲得的太陽真黃經(jīng)Us代入太陽運動模型，以獲得衛(wèi)星定姿所需的太陽參考信息。
2、 根據(jù)權利要求1所述的模擬太陽運動的方法，其特征在于步驟C中,太陽真黃經(jīng)^ =M0+A^ + &2sin(27z7365.25d).其中，仏為已知的某一時刻^。的太陽真黃經(jīng)；"="(24"6,， /為相對 于^。的時間；A，乜為系數(shù)。
3、 根據(jù)權利要求1所述的模擬太陽運動的方法，其特征在于cos(/s"sin(C/J sin(/"sin(L^)太陽運動模型g,其中，/,為黃赤交角
4、 根據(jù)權利要求l所述的模擬太陽運動的方法，其特征在于通過精確模型或權威部門的預報獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平 黃經(jīng)。
5、 根據(jù)權利要求1所述的模擬太陽運動的方法，其特征在于所述方法還包括步驟E、根據(jù)獲得的太陽參考信息，模擬太陽運動。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種模擬太陽運動的方法，該方法包括如下步驟步驟A.獲取設定時間段的太陽真黃經(jīng)和太陽平黃經(jīng)；步驟B.將上述兩組數(shù)據(jù)進行分析比較，獲得所述時間段太陽真黃經(jīng)相對于太陽平黃經(jīng)波動曲線；步驟C.根據(jù)衛(wèi)星定姿精度要求，對波動曲線進行擬合，獲得的太陽真黃經(jīng)U_S；步驟D.擬合所獲得的太陽真黃經(jīng)U_S代入太陽運動模型，以獲得衛(wèi)星定姿所需的太陽參考信息。本發(fā)明提出的模擬太陽運動的方法通過簡單的方法描繪復雜的太陽運動規(guī)律，運算簡單；同時不需要遙控修正手段。本發(fā)明方法的誤差小，并且誤差穩(wěn)定不會隨著時間而增加。
文檔編號G01C21/02GK101556156SQ20091005161
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權日2009年5月20日
發(fā)明者劉善伍, 銳 張, 靜 張, 謝祥華, 陳宏宇, 黃志偉 申請人:上海微小衛(wèi)星工程中心