基于太阳能电池片电流量的太阳矢量确定方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yk_001
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姿态确定系统是卫星控制的基础和前提,太阳矢量是卫星姿态确定最常用的信息,为测量太阳矢量信息通常需要配备太阳敏感器。由于微纳卫星对星载设备的质量、体积、功耗、成本等的要求非常严格,因此提出复用多片非共面电池片电流信息的测量方案,通过对微纳卫星体贴电池片电流信息的处理得到太阳矢量,针对不同电池片电流信息量,研究相应的太阳矢量确定方法,取得了如下研究成果:  针对利用电池片电流模拟量信息确定太阳矢量的问题,采用单位矢量坐标描述太阳矢量,考虑电池片电流测量误差对太阳矢量确定的影响,提出了一种基于模糊锥的太阳矢量确定算法,该方法利用模糊锥表示单位球内矢量为太阳矢量的概率,定义概率最大的单位矢量为所求太阳矢量。最后通过数学仿真验证了模糊锥算法的有效性。  为简化太阳电池片复杂构型下的太阳矢量确定问题,提出了一种基于球极投影的太阳矢量确定算法。该方法采用球极投影法将单位球面上由模拟电流量获得的太阳矢量信息投影到平面上,并在该平面内采用加权三边内心平面定位算法对太阳矢量映射点进行定位求解,进而通过球极投影逆变换得到太阳方位矢量。由于所提出的方法将三维空间太阳矢量求解转化为二维平面点定位问题,有效地降低了太阳矢量确定问题的复杂度。  由于太阳光强变化、电池片性能退化和地球反照光等因素会影响电流量与太阳入射角的关系模型,进而影响太阳矢量的确定,为此将电池片电流量0-1化,并提出了一种基于球极投影法和蒙特卡洛平面点定位法的太阳矢量确定方法。蒙特卡洛平面点定位方法将太阳矢量投影点当前时刻的位置作为后验估计,通过运动预测、位置选取、滤波计算估计出该点的平面位置,进而经过球极投影逆变换,完成无模型情况下的太阳矢量确定。通过数学仿真验证了该算法的有效性,分析了电池片几何构型和电流0-1化阈值对太阳矢量确定精度的影响。
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