[发明专利]静止轨道卫星在轨自主地影计算方法及系统

说明书

本发明提供了一种静止轨道卫星在轨自主地影计算方法及系统，包括：步骤S1：根据太阳圆盘张角和地球圆盘张角计算地影区圆盘的半径；步骤S2：根据卫星定点位置星下点经度计算卫星午夜时刻相对于格林尼治时间的累计秒数；步骤S3：根据卫星午夜时刻相对于格林尼治时间的累计秒数，计算午夜时刻太阳高度角；步骤S4：根据地影区圆盘半径和午夜时刻的太阳高度角，计算地影期间太阳划过的角度；步骤S5：根据地影期间太阳划过的角度，计算卫星地影持续时间、卫星进出影时刻并进行地影区判断。本发明不依赖地面操控处理，在轨自主完成地影判断，避免由于地面系统漏报造成的卫星能源危机和安全问题。

技术领域

本发明涉及空间飞行器总体技术和试验与测试技术，具体地，涉及一种静止轨道卫星在轨自主地影计算方法及系统。

背景技术

卫星在轨绕地球运行期间，当地球位于太阳和卫星之间且三者正好处于一条直线时，地球就会挡住太阳射向卫星的光线，从而地球阴影会投射到卫星上形成地影，如附图1所示。由于卫星所在位置太阳受地球情况的不同，地影区可分为全影区、半影区及环影区，如附图1所示，图中A为全影区示意图，B为半影区示意图，C为环影区示意图。在静止轨道下，由于卫星-地心之间的距离与太阳-地心距离相比较小，卫星地影仅存在半影和全影。

卫星进出地影前后由于太阳光的突然消失和出现，会导致电源、太阳阵、热控、姿轨控、载荷等分系统工作环境改变，如不采取措施会造成整星安全性问题。历史上曾多次发生卫星由于地影影响而进入安全模式，从而暂停服务的异常现象。因此，现有在轨的很多卫星都加入了地影管理，并通过人工干预的方式控制卫星在地影期的自主控制动作以降低风险。但这种方式极大增加了地面操控人员的工作量，并且存在漏报和误操作等风险。

本发明方法面向工程实际，卫星不依赖地面操控处理，在轨自主完成地影判断，避免由于地面系统漏报造成的卫星能源危机和安全问题。此外，卫星在地影计算过程中，不依赖姿控系统提供轨道信息、不需进行复杂的太阳矢量计算、卫星矢量计算和日-星-地夹角计算，大大简化了计算流程、减少了计算量，可广泛应用于各类型地球静止轨道卫星。

专利文献CN104298647A(申请号：CN201410522091.5)，公开了一种基于低轨道地球卫星的地影时刻预报的星上确定方法，介绍了以轨道要素表征的变换矩阵作为信息输入，利用星载计算机中设置的时间节点、上注星历，获得上注星历精确预报卫星在每个时间节点上的地影时刻的方法，但未涉及静止轨道卫星星上自主地影计算相关内容。

贾向华，徐明，陈罗婧在宇航学报第37卷第1期(2016年1月)的文章《近地轨道卫星的地影预报算法》中，通过构造降维坐标系将卫星进出地影过程转换为“星-地-日”平面内的几何问题，依据实时轨道参数可精确预报卫星在每个节点上的地影时刻，并在任意两个节点之间采用解析算法进行近似预报，但未阐述静止轨道卫星星上自主地影计算相关内容。

朱兴鸿，苗园青，袁仕耿在飞行器测控学报第35卷第2期(2016年4月)的文章《低轨卫星月影事件预报优化》中，提出了基于太阳与白道面的位置关系和月影临界角对低轨卫星月影事件的优化预报方法，将月影预报频率从每月1次降低到每年2次，可以有效提高目前低轨卫星在轨管理时对月影事件预报的效率，简化了低轨卫星在轨运行管理的任务复杂度，但未阐述静止轨道卫星星上自主地影计算相关内容。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种静止轨道卫星在轨自主地影计算方法及系统。

根据本发明提供的一种静止轨道卫星在轨自主地影计算方法，包括：

步骤S1：根据太阳圆盘张角和地球圆盘张角计算地影区圆盘的半径；

步骤S2：根据卫星定点位置星下点经度计算卫星午夜时刻相对于格林尼治时间的累计秒数；

步骤S3：根据卫星午夜时刻相对于格林尼治时间的累计秒数，计算午夜时刻太阳高度角；