[发明专利]一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统及测试方法

说明书

本发明涉及一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统及测试方法，包括：动力学仿真计算模块、角度与电流换算模块、太阳电池模拟器，其中动力学仿真计算模块，负责计算得出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度；角度与电流换算模块，将动力学仿真计算模块给出的太阳矢量入射卫星太阳电池的角度；通过查表法换算出太阳电池电流信息；太阳电池模拟器，根据太阳电池数量信息和太阳电池电流信息，模拟若干个太阳电池输出电流。本发明具有测试成本低，安全可靠，能够满足卫星控制分系统闭环测试长期运行的要求。

技术领域

本发明涉及一种半物理仿真闭环测试系统及测试方法，用于皮卫星控制测试领域。

背景技术

皮卫星受体积重量限制同时对定姿精度要求不高，因此一种常见的定姿办法是不设专门太阳敏感器件，依靠卫星表面贴装太阳电池片的输出电流来获得太阳矢量信息进行姿态确定。

传统的闭环测试方法为全物理仿真测试方法。具体的说，是将卫星放在在转台上，采用平行光源照射太阳电池来进行闭环测试的。这种方法会大大影响太阳电池的寿命，成本较高，不能满足卫星控制分系统闭环测试长期运行的要求。另外这种方法采用转台转动的方式，可靠性差，使用不方便。

本发明提出了一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试方法，属于半物理仿真验证方法，比纯数学仿真计算更加真实，同时不需要全物理试验苛刻的实验条件，兼具高保真和经济性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统及测试方法，具有测试成本低，安全可靠，能够满足卫星控制分系统闭环测试长期运行的要求。

本发明技术解决方案：一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试系统，包括动力学仿真计算模块、角度与电流换算模块、太阳电池模拟器，其中：

动力学仿真计算模块负责计算得出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度。首先采集卫星上执行机构信息，经过姿态动力学计算，计算出当前卫星姿态信息；然后根据卫星所在轨道和当前卫星姿态信息，得到为太阳在卫星本体坐标系中的方位，即太阳矢量通过太阳电池在卫星的安装信息得到太阳电池法线向量最后，根据公式计算出太阳矢量入射卫星太阳电池的角度θ。由于卫星具有若干个太阳电池，所以动力学仿真模块同时进行多个太阳电池的运算。该模块可以配置不同太阳电池片安装信息包括太阳电池片配置数量、太阳电池片安装位置、太阳电池片安装角度。

角度与电流换算模块，将动力学仿真计算模块给出的太阳矢量入射卫星太阳电池的角度通过查表得出太阳电池电流信息。太阳电池电流信息理论值I_L＝I_L0×cosθ，θ为太阳矢量入射卫星太阳电池的角度，I_L0为θ＝0°太阳电池输出的电流值，I_L0为常数。可以通过真实物理实验给出参考值。通过所述公式计算不同入射角得到一组太阳电池电流的理论值，经过真实物理实验数值进行修正后，将太阳矢量入射卫星太阳电池的角度对应的太阳电池电流信息曲线表格化存储，供查表使用。

角度与电流换算模块具备选择环境温度功能。该模块具有不同环境温度条件下的太阳矢量入射太阳电池角度与太阳电池电流信息的曲线数据库。根据测试需要的环境温度，角度与电流换算模块调用该数据库的曲线，进行角度与电流的查表操作。通过一组不同的环境温度下的真实物理实验，得到与温度相关的太阳矢量入射卫星太阳电池角度与太阳电池电流信息的一组曲线，并将曲线表格化存储，该组曲线在需要进行温度信息补偿时调用。使用时可以设定不同的环境温度，程序根据设定的温度调用该温度相关的曲线，进行角度与电流换算。

太阳电池模拟器，根据太阳电池电流信息，控制太阳电池模拟器输出电流。太阳电池模拟器设计有保护电流和保护电压，能够避免地面测试设备过流或过压导致的事故。太阳电池模拟器有多个独立输出通道，可以根据需要选择若个个通道输出电流。

一种太阳电池定姿的皮卫星姿控闭环测试方法，实现步骤如下：