摘要：根据大气偏振模式形成机理,提出了利用多偏振敏感器测量太阳矢量(矢量方向)的方法.介绍了大气偏振模式的形成,设计了由两组偏振单元组成的偏振敏感器,论证了偏振单元之间的最佳设计角度,分析了利用偏振敏感器从大气偏振模式中提取太阳方位信息的方法,进而提出了利用多偏振敏感器测量并结合最小二乘法解算太阳矢量的方法,针对该算法进行了实验验证,并与双偏振敏感器测量太阳矢量方向的方法进行了对比分析.分析结果表明,利用多偏振敏感器测量不仅可以得到高精度的太阳矢量方向,太阳矢量的方位角误差和高度角误差分别为0.2°和1.0°,还解决了双偏振敏感器测量太阳矢量方向时由于最大偏振方向平行引发的突变问题.实验结果验证了利用多偏振敏感器(≥3)测量太阳矢量的方法是可行的.

摘要：为了减少地面人工操作失误带来影响,增加卫星在轨任务执行成功率,本文对太阳同步近圆轨道卫星星上自主任务规划进行了探讨,提出了一种根据轨道系太阳矢量规划载荷任务的方法.利用轨道系太阳矢量,推导卫星与太阳的相对位置和角度变化,计算出卫星载荷任务的起止时刻等关键点,进而控制星上单机进行任务观测.结果表明,该方法可显著减少卫星执行任务时所需要地面上注的指令条数,减少由于地面上注时延带来的观测误差,本文所提方法可为相关卫星自主任务规划提供工程借鉴,为未来提供星上在轨智能决策提供理论参考.

摘要：分别分析计算了皮卫星姿态角测量的两大误差源:太阳矢量实际测量误差和轨道模型演化计算的太阳矢量误差。首先针对皮卫星体积小、重量轻、功耗低的特点,采用设计的微型太阳敏感器测量太阳矢量,与轨道演化计算获得太阳矢量相比,该方法更适合获取皮卫星姿态角度信息。通过分析获得太阳入射角——光电流非理想的余弦特性、光电流的噪声起伏、处理电路非线性、A/D采样非线性、温度测量不确定性等因素导致的太阳矢量实际测量误差为5.74°。由于皮卫星自身的特点不允许采用复杂的轨道演化模型,基于Kepler轨道模型计算获得的太阳矢量误差为0.1°。因此,基于太阳矢量的皮卫星姿态角测量总误差为5.84°。

摘要：针对自旋弹提出了一种新的姿态估计方法。首先,根据自旋弹的性质设计了一种特殊的太阳矢量测量装置,用来测量太阳矢量并替代常用的MEMS中的加速度计和地磁计来修正陀螺仪偏差。该太阳矢量测量装置包括透明外壳、光电池阵列、实时时钟和处理器,太阳透过透明外壳照射光电池阵列,该阵列将太阳能转换成电动势信号,并结合实时时钟、通过处理器处理得到该时刻的太阳矢量。然后,通过四元数微分方程建立卡尔曼滤波状态方程和观测方程对自旋弹进行姿态估计。最后,仿真结果表明该方法能够得到较高精度的自旋弹姿态角。

摘要：为了避免太阳敏感器(DSS)指向故障导致星载太阳辐射监测仪(SIM)功能失效,为风云三号(FY-3(03))卫星的太阳辐射监测仪(SIM)设计了备份跟踪方式程控太阳跟踪并分析了其跟踪精度。利用星上儒略日时间和卫星轨道瞬根,基于类基准地表辐射网(BSRN)算法推导了轨道坐标系太阳矢量、俯仰角和偏航角。将计算结果与卫星给定指向数据进行了比较。结果表明:太阳矢量三轴偏差均小于0.1°,俯仰角平均偏差为0.024 6°,偏航角平均偏差为-0.080 4°。对利用程序计算的多轨道指向数据进行了太阳模拟跟踪控制实验,结果表明:SIM俯仰跟踪控制精度优于0.1°,偏航跟踪控制精度优于0.05°。为保证在轨跟踪精度,试验了俯仰零点角和偏航零点角,其分别为80.46°和-36.96°。最终分析结果表明,俯仰程控跟踪不确定度为±0.318°,偏航程控跟踪不确定度为±0.316°,满足SIM太阳跟踪精度±0.5°的要求。设计的太阳程控跟踪降低了SIM对光学指向器件的依赖,提高了在轨太阳跟踪的可靠性。