[发明专利]一种基于地球反照的模拟式太阳敏感器抗干扰方法

权利要求书

1.一种基于地球反照的模拟式太阳敏感器抗干扰方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1：建立地球反照率模型

将地球按照纬度间隔Δφ，经度间隔Δθ进行网格划分，根据全年全球反照率的实测数据，计算各数据点的全年反照率平均值，作为地球反照率模型；

详细步骤如下：

将地球按照纬度间隔Δφ，经度间隔Δθ进行网格划分，获得l×p个数据点，对应2维的数据空间Φ×Θ：

式中,Φ为数据点的纬度集合，Θ为数据点的经度集合，φ_a为数据点的纬度，且φ_a∈Φ，a∈{1,2,...l}，θ_b为数据点经度，且θ_b∈Θ，b∈{1,2,...p}；

对每一数据点统计n天的反照率数据，进行平均值的计算：

式中，ρ_j(φ_a,θ_b)为数据点(φ_a,θ_b)在第j天的反照率，j∈{1,2,…n}，ρ(φ_a,θ_b)为数据点(φ_a,θ_b)的平均反照率；

步骤2：计算太阳敏感器接收的辐照度

根据黑体法则和朗伯体假设，每个数据点按照φ±Δφ/2和θ±Δθ/2扩展为微元，得到从单一微元到太阳敏感器的地球反照辐射通量密度，将地球表面光照区和太阳敏感器视场的交集区域中所有微元相加，计算卫星接收的总体地球反照光辐照度和太阳光辐照度；

详细步骤如下：

步骤2.1：地球反照表面区域为光照区与敏感器视场的交集，利用以下计算公式判断微元是否同时处于光照区和敏感器视场内：

式中，α_sun为太阳光在地表某点上的入射角，α_sensor为反照光在太阳敏感器上的入射角，r_gsat为地表某点指向卫星的距离矢量，L_s为太阳光线的单位矢量，n_g为地表某点法线单位矢量，n_sensor为太阳敏感器法线单位矢量；

当α_sun＜90°，微元处于光照区；当α_sensor＜FOV且α_sensor＜90°，微元处于太阳敏感器视场内，其中FOV为太阳敏感器半视场角；

步骤2.2：计算太阳敏感器接收的反照光辐照度

每个数据点按照φ±Δφ/2和θ±Δθ/2扩展为微元，微元面积A_c为：

式中：R为地球平均半径；

从某一微元到太阳敏感器的地球反照辐射通量密度E_valid为：

其中，太阳平均辐照度E_AM0＝1366.5W/m²，α_sat为太阳光在地表某点上的漫反射角；

根据是否处于光照区与敏感器视场区域，可得到太阳敏感器接收的反照光辐照度E_rft：

式中，V_sat为太阳敏感器视场区域，V_sun为地球表面光照区域；

步骤2.3：计算接收的太阳光辐照度

根据太阳位置、敏感器位置和太阳光入射角大小，计算接收的太阳光辐照度E_sun：

其中，β_sensor为太阳光直射在太阳敏感器上的入射角；

步骤2.4：计算太阳敏感器接收的总辐照度E、入射角γ和太阳指示标志σ，计算公式如下：

步骤3：辐照度统计特性

利用蒙特卡洛法，随机生成太阳矢量、卫星位置以及太阳敏感器方向，根据太阳敏感器给定数值设定太阳敏感器视场FOV，根据卫星运行轨道设定轨道高度，根据步骤2计算地球反照光辐照度和太阳光辐照度，继而获得每一次蒙特卡洛试验的总辐照度、入射角和太阳指示标志；将总辐照度和入射角画出x-y散点图中，即得到总辐照度与入射角之间的统计关系图；

步骤4：获取太阳光与地球反照光判别函数

根据步骤3的总辐照度与入射角之间的统计关系图，依据太阳指示标志σ_k的取值判断样本点是否为太阳光，按照样本点是否为太阳光将样本点划分为两类，将包含总辐照度和入射角所有样本点设为训练样本，引入最小均方误差方法，获得线性判别函数的权向量，将权向量代入判别函数，获得线性分类器，即可作为太阳敏感器对地球反照的抗干扰依据，进行太阳光和地球反照光的区分。