[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

说明书

本发明提供了一种基于地球反照的模拟式太阳敏感器抗干扰方法，涉及属于敏感器抗干扰领域，本发明建立地球反照率模型，计算太阳敏感器接收的辐照度，并由此得到辐照度统计特性，通过获取太阳光与地球反照光判别函数，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。本发明针对基于地球反照的太阳敏感器抗干扰问题，不仅分析了地球反照情况下辐照度与入射角之间的关系，而且设计线性分类器，确定太阳光与地球反照光之间的线性判别函数，能够充分利用测量信息提高抗干扰的正确率，本发明的分析结果表明该抗干扰方法的合理性，能为太阳敏感器测量量的正确使用提供参考依据。

技术领域

本发明涉及属于敏感器抗干扰领域，尤其是一种太阳敏感器的抗干扰方法，防止将地球反照光误判为太阳光。

背景技术

在微小卫星姿态确定与控制系统(ADCS)中，太阳敏感器作为主要姿态测量部件，在使用过程中，难以避免地受到地球反照光的干扰，可能将其误认为太阳光进行计算，造成姿态确定系统的错误输入，导致星上太阳能板、通讯天线等器件指向存在偏差，从而影响卫星的任务执行甚至对其生存构成威胁。因此，要使用太阳敏感器进行姿态确定，必须增强其对地球反照光的抗干扰能力，消除或者减少地球反照光对太阳敏感器姿态测量的影响以保证姿态确定系统的正确输入，对于卫星控制系统非常重要。

针对地球反照光的抗干扰问题，目前已经对地球反照光的影响机理进行详细的分析，(杨阳，宏力，陆敬辉，姜伟，地气光对星敏感器星提取精度影响分析[J].光电工程，2016.4,43(4):8-14)，建立了地球反照光对敏感器的辐照度影响模型，可以用来进行太阳敏感器的抗地球反照干扰分析。

现有方法主要集中在硬件方面，在太阳敏感器的探测单元上增加光谱滤光器或者遮光罩(张春明，解永春，王立，赵春晖，钟红军。地球反照对星敏感器的影响分析[J].激光与红外,2012.9,42(9):1011-1015)，减小接受段的光谱范围或者降低进入敏感器的辐照度，消除杂光光谱能量，这种方法可以有效减小杂光影响，但会增加太阳敏感器的机械复杂度，提高器件成本。

而对于软件层面的研究内容较少(韩柯,金仲和,王昊.基于太阳能电池板的皮卫星最优姿态确定算法[J].太阳能学报,2010,44(9):1719-1723；王恩宏,胡以华,刘伟.数字式太阳姿态敏感器抗干扰特性研究[J].红外技术,2007.4,29(4):218-221)，主要通过仿真分析，根据统计结果得到电流固定阈值，尽量减小入射的地球反照光与太阳光亮度比值，但是由于入射光比值的不确定性，固定阈值没有足够的适应性，若电流阈值选择过小，当地球反照光入射角减小，接收到的地球反照光会增强，可能导致地球反照光产生的电流大小超过阈值，同时，若电流阈值选择过大，过设计会导致敏感器的使用次数减少，降低姿态确定的速度和精度，因此固定阈值法不能完全有效的进行地球反照光的抗干扰。

现有方法虽然进行了基本的地球反照抗干扰研究，但仅从单独的电流角度或者视场角度考虑，而且阈值限于固定，不能适应不同入射角下的地球反照光情况。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明针对地球反照光的抗干扰方法设计，也就是根据太阳敏感器接收辐照度和入射角之间关系确定太阳光与地球反照光之间的线性判别函数关系，避免将地球误认为太阳的情况，为姿态确定系统提供正确的太阳矢量输入。相对于当前已有技术，本发明所设计的线性判别函数不同于固定阈值，有效增加太阳敏感器的正确使用情况次数，并且能够根据轨道情况调整线性判别函数，保证在不同轨道情况下的适应性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案的详细步骤如下：

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：