[发明专利]空间对地观测仪器的自动避日方法

说明书

空间对地观测仪器的自动避日方法，属于空间天气监测技术领域。解决了现有技术中地面干预避日方法的复杂性和适时性差的缺点。本发明的避日方法先通过轨道坐标系至卫星坐标系的转换矩阵T₁和卫星坐标系至仪器坐标系的标定转换矩阵T₂将轨道坐标系中的太阳矢量转换至仪器坐标系中的太阳矢量S₂，然后计算太阳矢量S₂与仪器坐标系YcZc面的夹角α＝asin(s_2x)，令仪器光轴以YcZc面的夹角为β，则太阳光线与仪器光轴在XcZc面内的夹角γ＝α‑β(南极),或γ＝β‑α(北极)，再根据蔽日判断条件，确定当前是否需要蔽日，若需要，控制仪器向相反方向转动，若不需要，仪器按原方向转动。该避日方法有效提高了系统的安全性，在轨自动测量，实时性强，成本低，易于实现。

技术领域

本发明属于空间天气监测技术领域，具体涉及一种空间对地观测仪器的自动避日方法，尤其适用于空间对地观测中自动规避太阳光进入仪器的探测视场。

背景技术

极光主要是由太阳风和地球磁层中的高能带电粒子沿地球磁场线注入高纬度地区，将高层大气分子或原子电离激发产生的发光现象，极光产生于地球的高磁纬地区上空即地球的南北两极区域，一般为大于磁纬60°的区域。

仪器在830km高度的极轨太阳同步轨道上对地球南北两极极光进行沿轨扫描观测时，由于仪器瞬时视场角达到130°×10°(其中10°为沿轨道方向，130°为跨轨道方向)，扫描范围跨越了前向和后向临边高度。当仪器转动至面对太阳一侧临边高度时，太阳会进入仪器的瞬时视场，极强的太阳辐射会损坏仪器的探测器，所以在仪器实时测量过程中需要规避太阳光照射。

现有技术中，主要采用地面干预的方式实现避日，即通过地面的观测和计算调节轨道上仪器的方向，但这种方法操作复杂且不及时。

发明内容

本发明为解决现有技术中地面干预避日方法的复杂性和适时性差的缺点，提供一种空间对地观测仪器的自动避日方法。

空间对地观测仪器的自动避日方法，步骤如下：

步骤一、将太阳矢量[X_s,Y_s,Z_s]从轨道坐标系转换至卫星坐标系，得到卫星太阳矢量S₁＝[S_1x S_1y S_1z]^T＝T₁×[X_s Y_s Z_s]^T；

式中，T₁为轨道坐标系至卫星坐标系的转换矩阵；

步骤二、将卫星太阳矢量S₁从卫星坐标系转换至仪器坐标系，得到仪器太阳矢量S₂＝[S_2x S_2y S_2z]^T＝T₂×[S_1x S_1y S_1z]^T；

式中，T₂为卫星坐标系至仪器坐标系的标定转换矩阵；

步骤三、计算太阳光线与当前时刻仪器瞬时视场光轴在XcZc平面内的夹角γ；

式中，α＝arcsin(S_2x)，为仪器太阳矢量S₂与仪器坐标系YcZc平面的夹角，β为当前时刻仪器瞬时视场光轴与YZ面的夹角，规定机械轴零位时β＝0°，沿飞行方向扫描通过零位后β大于0，逆飞行方向扫描通过零位后β小于0；

步骤四、判断是否需要避日，避日判据：