一种精确计算航天器本体对太阳电池阵遮挡的方法

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航天器太阳电池阵的研究进展

航天器太阳电池阵的研究进展摘要：太阳电池阵是在轨航天器主要的电源系统。

太阳电池阵由连入一定电路的太阳电池纵横排列而成，利用阳光直接发电而无化学过程。

在太阳电池阵的发展历程中，其构型不断演变，变得日趋先进与完善。

如今太阳电池阵的设计更多的融入发散思维与创新思维，在向新的台阶跨进，以满足更为复杂的航天任务。

在本文中，我们将对太阳电池阵的发展历程进行回顾，并了解其发展现状以及展望未来的前景。

关键词：航天器、电池阵、结构、材料、功率大、质量小、发展过程1.引言太阳电池阵简称太阳阵（Solar Array），是航天器上的太阳能电池组成的阵列，由多个带盖片的单体太阳电池按供电要求以串、并联方式组成。

①它有着功率大、寿命长、质量小、构造简单、可靠等一系列优点，在宇宙空间中，它能吸收太阳的辐射能并将其转化为电能，为在轨航天器提供动力源。

1957年前苏联发射的第一颗人造地球卫星开启了人类的空间探索时代。

随着各种航天器的发射运行，太阳电池阵作为航天器的电源不断更新以适应日益严苛的工作条件。

20世纪60年代以来，随着载人飞船、空间站以及深空探测计划的进一步实施，对航天器太阳电池阵提出了更高的要求。

②如今人类对于宇宙空间的探索不断加深，航天器太阳电池阵所承担的任务也不断加剧，功能方面的不断细致化以及电力方面不断提高的需要等都在促使着航天器太阳电池阵不断地创新与进步。

2 航天器太阳电池阵的发展过程第一种实用性的太阳电池是1954年研制成功的。

然而由于这类早起点吃的价格较高，效率较低，加之顾客对许多新产品通常持有的怀疑态度，因此阻碍了它们的广泛应用。

20世纪60年代，日本、法国、苏联等国家通过不同的方法使太阳阵的功能及效益得到改善得以使之投入应用之中。

而太阳阵在航空器上的应用则是从人类探索宇宙后不久即开始了。

1957年10月4日，苏联把第一颗人造卫星送入地球轨道，意味着空间时代的开始，但是这颗卫星和苏联之后发射的第二颗人造卫星一样都只是使用化学电池作为能源。

航天器太阳电池阵电性能测试技术

航天器太阳电池阵电性能测试技术
刘民;杨亦强;袁亚飞
【期刊名称】《航天器环境工程》
【年(卷),期】2010(027)002
【摘要】文章介绍了航天器太阳电池阵电性能技术指标,分析了影响测试的技术条件,如光谱、光照强度、温度、标准太阳电池、光照均匀度、光照稳定度、测试系统等.文章还介绍了脉冲式太阳模拟器的工作原理,提出了在航天器太阳电池电性能测试方面的发展方向和今后要解决的技术问题.
【总页数】4页(P153-156)
【作者】刘民;杨亦强;袁亚飞
【作者单位】北京东方计量测试研究所,北京,100086;北京航空航天大学,自动化学院,北京,100191;北京东方计量测试研究所,北京,100086;北京东方计量测试研究所,北京,100086
【正文语种】中文
【中图分类】V423.4+4
【相关文献】
1.月球巡视器太阳电池阵电性能仿真模型 [J], 彭鑫;张玥;杨炀
2.月球巡视器太阳电池阵电性能仿真模型参数辨识方法 [J], 彭鑫;刘书豪;殷建丰;王倩;李清毅
3.先进的大面积太阳电池阵电性能测试系统 [J], 刘民;杨亦强
4.LEO航天器高压太阳电池阵静电放电试验研究 [J], 仇恒抗;李淼;刘文辉;钟汉田;
杨帆;张里晟;陈萌炯
5.航天器太阳电池阵驱动机构导电滑环真空充放电实验研究 [J], 经贵如;沈亮;王学强;王艳芬;李长江;李伟
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基于太阳导行镜测量的高精度姿态确定算法

第４６卷　第１期２０２４年１月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４６　Ｎｏ．１Ｊａｎｕａｒｙ２０２４文章编号：１００１５０６Ｘ（２０２４）０１０２４５０９　网址：ｗｗｗ．ｓｙｓｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２３０２０２；修回日期：２０２３０６３０；网络优先出版日期：２０２３０８１６。

网络优先出版地址：ｈｔｔｐｓ：∥ｌｉｎｋ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｕｒｌｉｄ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２３０８１６．０８４７．００２基金项目：国家自然科学基金（Ｕ１７３１２４１）资助课题通讯作者．引用格式：陈炳龙，王磊，刘帮，等．基于太阳导行镜测量的高精度姿态确定算法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２４，４６（１）：２４５２５３．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＣＨＥＮＢＬ，ＷＡＮＧＬ，ＬＩＵＢ，ｅｔａｌ．Ｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎａｔｔｉｔｕｄｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｓｕｎｇｕｉｄｅｔｅｌｅｓｃｏｐｅ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２４，４６（１）：２４５２５３．基于太阳导行镜测量的高精度姿态确定算法陈炳龙，王　磊，刘　帮，周　衡（中国科学院微小卫星创新研究院，上海２０１３０６）摘　要：先进天基太阳天文台卫星（ａｄｖａｎｃｅｄｓｐａｃｅｂａｓｅｄｓｏｌａｒｏｂｓｅｒｖａｔｏｒｙｓａｔｅｌｌｉｔｅ，ＡＳＯＳ）的主要任务是对日观测，对卫星姿态确定精度提出了较高的要求。

为此，提出了一种新的姿态确定算法使用ＡＳＯＳ科学载荷太阳导行镜（Ｓｕｎｇｕｉｄｅｔｅｌｅｓｃｏｐｅ，ＳＧＴ）测量卫星指向与太阳中心的偏差角，以及对光纤陀螺（ｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｇｙｒｏ，ＦＯＧ）和星敏感器（ｓｔａｒｔｒａｃｋｏｒ，ＳＴＲ）测量值进行姿态确定。

将卫星本体系姿态四元数矢部和ＦＯＧ常值零位漂移作为状态变量，ＳＴＲ和ＳＧＴ观测值作为测量变量，设计扩展卡尔曼滤波器（ｅｘｔｅｎｄｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ，ＥＫＦ）。

航天器表面充电仿真计算和电位主动控制技术

航天器环境工程第29卷第2期144 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 2012年4月航天器表面充电仿真计算和电位主动控制技术田立成，石红，李娟，张天平（兰州空间技术物理研究所真空低温技术与物理重点实验室，兰州730000）摘要：文章运用等效电路理论推导出随时间变化充电问题的微分方程组，用FORTRAN语言开发了相应的计算机模拟程序，针对强地磁亚暴空间环境分析了地球同步轨道航天器在阴影区和光照区的充电水平。

最后计算讨论了采用空心阴极等离子体接触器向航天器外发射电子束作为控制航天器充电水平手段的作用效果。

关键词：空间等离子体；地磁亚暴；航天器表面充电；等效电路模型；电位主动控制；空心阴极等离子体接触器；仿真计算中图分类号：V416.5; TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1673-1379(2012)02-0144-06 DOI: 10.3969/j.issn.1673-1379.2012.02.0060 引言宇宙空间99%的物质以空间等离子体的形式存在，因此空间等离子体是空间环境研究的主要对象之一。

空间等离子体分布对运行在其中的航天器安全存在重要影响。

地球同步轨道（GEO）航天器时刻浸没在热等离子体区，由于航天器表面材料的几何形状、介电特性及光照条件等不同，所以相邻外表面之间以及处于阴影区和光照区的航天器两侧会产生电位差；当该电位差达到或超过航天器材料击穿阈值后，便会在航天器材料表面产生静电放电（ESD）。

同时，放电会产生电磁脉冲（EMP），干扰卫星通信和星上电子设备的应用。

20世纪70年代初，包括DSC II，DSP，Intelsat III和Intelsat IV 等在内的几十颗GEO卫星在运行中发生了不同程度的故障[1]。

运行中的GEO航天器在强地磁亚暴空间环境下，将遭遇高能量等离子体的轰击，尤其当航天器处于地球阴影区时，其表面会产生严重的充电效应，使表面相对于周围空间等离子体的负电位达到几千甚至上万伏。

航天器太阳电池阵性能与可靠性分析

航天器太阳电池阵性能与可靠性分析航天器的太阳电池阵是一个关键性的组件，它不仅提供必要的能源供给，还影响了航天器的性能和可靠性。

因此，对太阳电池阵的性能和可靠性进行分析是至关重要的。

本文将从太阳电池阵的性能特点和可靠性考虑两个方面展开讨论。

首先，我们来看太阳电池阵的性能特点。

太阳电池阵的主要任务是将太阳能转化为电能，为航天器供电。

太阳能的转化效率是评估太阳电池阵性能的重要指标。

高效率的太阳电池阵能够最大限度地转化太阳能，并提供稳定的电能。

然而，由于航天器在不同轨道、不同天气条件下工作，太阳电池阵的性能可能受到一些因素的影响。

例如，太阳电池阵需要适应不同的光照条件，包括直射光、散射光和反射光。

因此，太阳电池阵需要具有一定的适应性和稳定性，以提供持续稳定的能源。

除了转化效率之外，太阳电池阵的耐辐照性能也是一个关键指标。

航天器在太空中暴露在强烈的辐射环境下，辐射对太阳电池阵的损害可能导致能量输出降低甚至故障，从而影响航天器的运行。

因此，太阳电池阵需要具备一定的辐射抵抗能力，以确保在辐射环境下仍能够正常工作。

另外，太阳电池阵的温度特性也会影响其性能。

航天器在太空中面临着极端的温度变化，太阳电池阵必须能够在不同温度范围内保持稳定的工作效率。

高温和低温对太阳电池阵的性能都有不利影响，因此需要采取相应的措施，如散热和保温等，来确保太阳电池阵能够在不同温度条件下正常工作。

除了性能特点，太阳电池阵的可靠性也是一项重要考虑因素。

航天器的任务通常需要长时间持续运行，在这个过程中，太阳电池阵必须能够稳定可靠地工作。

因此，需要对太阳电池阵的可靠性进行充分的分析。

对太阳电池阵进行可靠性分析的主要内容包括失效模式与失效率分析、故障诊断与故障恢复能力分析以及可靠性增进措施的优化等。

通过这些分析，可以识别太阳电池阵的潜在故障模式，增强对故障的诊断和恢复能力，并采取相应的措施来提高太阳电池阵的可靠性。

此外，有必要对太阳电池阵进行性能监测和评估。

航天器电源系统设计作业【哈工大】

航天器电源系统设计作业1.电源系统在主电源、储能电源、功率调节三方面的方案初步设计步骤包括哪些方面。

确定电源系统的技术指标要求首先要充分了解飞行任务特点、航天器结构构型方案、工作寿命要求、有效载荷方案，从而确认航天器总体对电源系统的设计要求：电源系统的任务、供电要求（长期功率,峰值功率,平均功率,脉冲功率）、工作寿命及可靠性要求、质量及体积要求、环境试验要求、研制经费和航天器总体的制约条件等。

①主电源的方案选择与设计包括：太阳电池类型（品种和规格）、太阳电池阵的布局及安装方式（本体安装、单轴跟踪、双轴跟踪）、太阳电池阵输出功率预估、太阳电池阵的质量和面积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求②储能电源的方案选择与设计包括：蓄电池的类型（品种和规格）、蓄电池组的组成形式、蓄电池组容量、放电深度要求（满足各种工况下的航天器对功率的需求）、蓄电池组的最大输出功率需求、蓄电池组充放电循环寿命需求、蓄电池组的质量和体积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求③功率调节的方案选择与设计包括：能量传输方式（直接能量传输系统、峰值功率跟踪系统）、母线电压调节方式（不调节、半调节和全调节母线）、母线电压的选择和母线供电品质要求、太阳电池阵、蓄电池组的功率调节与控制方式、电源控制设备的质量和体积预估、可靠性、安全性要求和可靠度指标预估、与航天器其它分系统的机、电、热接口要求、与地面支持设备间的机、电、热接口要求2.空间环境对电源系统的影响包括哪些方面。

针对原子氧侵蚀影响、等离子体环境的表面充放电影响的预防措施。

①地球空间环境：引力场、中性大气、真空、电离层、磁场与磁层、高能粒子辐射环境、微流星体和空间碎片（1）对轨道的影响：地球引力场、高层大气、日月摄动、太阳辐射压力（2）对姿态的影响：地球磁场、高层大气、地球引力场、太阳辐射压力（3）空间环境对结构和材料的影响：辐射损伤（电磁辐射损伤；高能粒子辐射损伤）、材料放气、污染、材料表面原子氧侵蚀、撞击损伤、接触表面黏着和冷焊（4）空间环境对航天器的充电和放电影响：真空放电、表面静电充放电、体内放电、低压放电（5）空间环境对电子器件的影响：热环境、辐射损伤、单粒子事件（6）空间环境影响对航天器研制各阶段的要求：可行性论证阶段、方案设计阶段、研制阶段、发射阶段、运行阶段、发生异常和故障阶段（7）空间环境对电源系统的影响：太阳总辐照度变化的影响、化学损伤的影响、高能带电粒子的辐射损伤影响、等离子体环境的表面充放电影响、机械损伤的影响、温度环境的影响、空间污染的影响②原子氧侵蚀影响的预防措施：(1)选用抗原子氧侵蚀能力强的互联材料，或选择满足任务寿命要求的互连片的厚度，同时开展地面验证试验。

航天器总体设计答案总结(新)

航天器总体设计（无平时成绩，考试试卷满分制，内容为21题中抽选13题）1、航天器研制及应用阶段的划分。

主要划分为工程论证、工程研制、发射、在轨测试与应用四个阶段。

1）工程论证阶段：开展任务分析、方案可行性论证工作。

2）工程研制阶段：包括方案设计阶段、初样设计与研制阶段、正样设计与研制阶段。

3）发射阶段：发射场测试及发射。

4）在轨测试与应用阶段：在轨测试阶段、在轨应用阶段。

2、航天工程系统的组成及各自的任务。

组成：航天工程系统是由航天器、航天运输系统、航天发射场、航天测控网、应用系统组成的完成特定航天任务的工程系统。

任务：1）航天器：指在地球大气层以外的宇宙空间执行探索、开发和利用太空以及地球以外天体的特定任务飞行器，又称空间飞行器。

2）航天运输系统：指在地球和太空之间或在太空中运送航天器、人员或物资的飞行器系统，包括运载器、运输器、轨道机动飞行器和轨道转移飞行器等。

3）航天发射场：系指发射航天器的基地，包括测试区、发射区、发射指挥控制中心、综合测量设施、勤务保障设施等。

4）航天测控网：系指对航天运输系统、航天器进行跟踪、测量、监视、指挥和控制的综合系统，包括发射指挥控制中心、测控中心、航天指挥控制中心、测控站和多种传输线路及设备。

5）应用系统：系指航天器的用户系统，一般是地面应用系统，如各类应用卫星的地面应用系统、载人航天器的地面应用系统、空间探测器的地面应用系统。

3、航天器总体设计概念及主要阶段划分。

概念：航天器总体设计是指为完成航天任务规定的目标所开展的以航天器为对象的一系列设计活动。

主要阶段划分：主要分为任务分析、总体方案可行性论证、总体方案设计、总体详细设计四个阶段。

总体详细设计又分为总体初样设计和总体正样设计。

4、航天器总体设计的基本原则。

满足用户需求的原则、系统整体性原则、系统层次性原则、研制的阶段性原则、创新性和继承性原则、效益性原则。

5、航天器技术从成熟程度上可分为哪四类技术，各自的含义。

空间高轨高压太阳电池阵静电防护技术研究

空间高轨高压太阳电池阵静电防护技术研究张帆;葛圣胤;刘智【摘要】目的提高太阳电池阵的可靠性.方法对空间用高轨高压太阳电池阵的静电防护技术进行试验研究,通过外加电弧的方式对太阳电池试验件进行一次放电模拟试验,通过电子注入模拟高轨等离子体环境,采用单一电子能量模拟多能谱能量的环境,对太阳电池阵二次放电进行摸底试验.结果一次放电对太阳电池试验件无影响,二次放电发生时,太阳电池串之间电压的阈值为80 V,二次放电会对太阳电池串输出功率造成一定影响.结论在太阳电池阵设计过程中,控制太阳电池串之间的并联间隙为1 mm,相邻太阳电池串之间电压差不大于80 V、在相邻太阳电池串之间涂敷硅橡胶等方法能有效控制太阳电池阵二次放电的发生,大大提高了太阳电池阵的可靠性.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2018(015)007【总页数】6页(P55-60)【关键词】太阳电池阵;静电防护;高轨;高压【作者】张帆;葛圣胤;刘智【作者单位】上海空间电源研究所,上海200245;上海空间电源研究所,上海200245;上海空间电源研究所,上海200245【正文语种】中文【中图分类】V19自从1957年10月4日人类第一个人造地球卫星进入太空开始，地球空间环境对航天器太阳电池阵影响的问题受到极大关注[1]。

太阳电池阵在轨工作时，经常会遭遇到来自空间包括压力、温度、微重力、原子氧、微流星体和空间垃圾、紫外辐射及粒子辐射环境等自然辐射环境的影响[2-3]。

几十年来人们对地球空间环境的研究不断深入，也认识到地球空间环境对航天器太阳电池阵有极为重要的影响。

当航天器需要很大的电源功率的时候，为了减少输电过程中的损耗，也为了减少供电电流和地磁场的相互作用，通常采用高电压供电，工作电压一般为几百伏到数千伏[4]，工作在100 V以上的太阳电池阵被称为高压太阳电池阵[5]。

如果太阳电池串之间的电势差高于某一阈值电压，在相邻两串电池的串间通过高浓度等离子体形成的通路产生电流。

一种组合体航天器帆板的光照遮挡计算新方法

一种组合体航天器帆板的光照遮挡计算新方法
黄岸毅;宝音;李俊峰
【期刊名称】《载人航天》
【年(卷),期】2013(019)005
【摘要】提出了一种新的太阳帆板遮挡计算方法,用于组合体航天器的能量平衡分析与计算.根据航天器轴线与帆板转轴垂直的几何关系,将其沿轴线离散化为若干平面的集合,将所分析的帆板离散化为点集,判断离散点沿太阳矢量逆向是否经过离散的舱体平面或其它帆板平面,以此确定遮挡关系.通过仿真计算得到不同入射太阳方向下某组合体对应的遮挡区域,结果表明,新方法适用于轴对称形状组合体航天器的帆板遮挡分析.
【总页数】5页(P1-5)
【作者】黄岸毅;宝音;李俊峰
【作者单位】中国西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室,西安710043;清华大学航天航空学院,北京100084;清华大学航天航空学院,北京100084;清华大学航天航空学院,北京100084
【正文语种】中文
【中图分类】V423.7
【相关文献】
1.航天器大型网状天线透光性遮挡的精确计算方法 [J], 杨炀;张东来;柳新军;李安寿
2.一种精确计算航天器本体对太阳电池阵遮挡的方法 [J], 李安寿;张东来;杨炀;张亚春;张玥
3.一种航天器防护与遮挡的几何描述算法研究 [J], 裴扬;宋笔锋;李占科
4.图像检测在航天器太阳帆板遮挡分析中的应用 [J], 邵益凯;丁丕满;薛孝补;曹琼
5.组合体太阳帆板遮挡分析及可视化 [J], 李文;杨涛;皮明;徐媛
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斜装匀速对日驱动的卫星太阳电池阵入射角计算方法

斜装匀速对日驱动的卫星太阳电池阵入射角计算方法万向成;陆晴;刘佩东【摘要】某遥感卫星在轨长期工作时姿态处于斜飞状态,受总体构型布局约束,卫星双翼太阳电池阵相对星体倾斜安装;为降低对姿态稳定度的影响,太阳电池阵在轨采用匀速对日定向驱动的工作方式.针对上述特点,提出了一种太阳电池阵入射角的计算方法,考虑了卫星姿态斜飞、偏航导引、地球J2项摄动、地影影响等因素,采用坐标变换方法,将太阳矢量和太阳电池阵法线矢量转换到同一坐标系下,计算两者方向余弦,进而得到太阳电池阵入射角.选取一年4个典型时间点给出了算例,计算结果与安装在卫星太阳翼上的模拟式太阳敏感器在轨实测结果进行了比较,验证了该计算方法的有效性和精度.%A remote satellite which attitude are biased in long time operation,and constrainted by the general configuration,the double solarry array mounted slanted to the satellite bodycoordinate,meanwhile,in order to depress the influence to attitude stability,the solar array was drived toward Sun vector with the uniformly angular velocity.Aim to those feature,the method to calculate solar array panel incident angle is presentated in this paper.It has considered the attitude offset,yaw steering,J2 pertubation of earth and the effect of earth shadow,applying the transform of corordinate,the sun vector and the normal line of solar array are transformed in the samecoordinate,calculated the orientation cosine number ofvalue,accordingly,obtained the solar array sunlight incident angle.The four special point being selected,the calculate example is given,compare to thetelemetry data obtained by coarse sun sensor on-orbital,the result indicate that they are well consistent.【期刊名称】《航天器工程》【年(卷),期】2017(026)002【总页数】7页(P38-44)【关键词】遥感卫星;姿态斜飞;太阳电池阵;斜装;入射角;偏航导引;地影【作者】万向成;陆晴;刘佩东【作者单位】上海卫星工程研究所,上海 201109;上海卫星工程研究所,上海201109;上海卫星工程研究所,上海 201109【正文语种】中文【中图分类】V448太阳电池阵入射角是卫星太阳电池阵输出功率的决定性影响因素之一，在卫星总体方案设计时，需结合整星负载功率需求、卫星工作模式等，考虑不同季节下太阳电池阵光照入射角条件，开展整星能量平衡设计，进而确定太阳电池阵面积等参数。

太阳电池阵磁场的仿真计算和降磁设计

太阳电池阵磁场的仿真计算和降磁设计刘松喆;赵颖【摘要】为了研究太阳电池阵产生的磁场对整星的影响,利用有限元分析软件Ansys对太阳电池阵进行了建模,通过磁场计算,分析了不同的布片方式对太阳电池阵磁场的影响,并通过磁试验结果对仿真分析进行了验证,同时提出了降低太阳电池阵磁场的设计方法和措施.%In order to study the influence of magnetic field on spacecraft,the solar array were simulated by finite element analysis software Ansys.By magnetic field calculation,the effects of different ways of solar cell layout on magnetic field of solar cell were analyzed.The simulation results were verified by the magnetic field test of solar array,and some ways to reduce the manetic field were suggested.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】3页(P678-679,682)【关键词】太阳电池阵;磁场;布片;仿真【作者】刘松喆;赵颖【作者单位】中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384;中国电子科技集团公司第十八研究所,天津300384【正文语种】中文【中图分类】TM914太阳电池阵表面电池和背面电缆均为带电导体，因此会产生感应磁场。

太阳电池阵的磁场影响主要体现在整星姿控和整星磁场控制两方面[1]。

太阳电池阵中的带电导体(表面电池和背面电缆)在磁场中(包括感应磁场和地磁场两部分)会产生洛伦兹力，使太阳电池阵产生转动或偏转，从而影响整星的姿态控制。

一种高精度太阳位置算法_杜春旭

2π
×284 +n 365
(4)
式中 :n是所求日期在一年中的日子数。如某年 1 月 1日 , n=1;12 月 31 日 , n=365。对于闰年 , n
的计算稍有变化 , 可参考相关文献。
1971年 , Spencer提出式 (5)作为赤纬角算法[ 9] 。
δ=0.006918 -0.399912cosΓ+0.070257sinΓ
Ahighaccuracyalgorithm forthecalculationofsolarposition
DUChun-xu1 , WANGPu, MAChong-fang1 , etal (1.KeyLaboratoryofEnhancedHeatTransferandEnergyConservation, MinistryofEducationandKey
太阳 , 称为平太阳。平太阳的运动轨道是赤道 , 其
周年运动周期等于视太阳周年运动周期 , 运动速
度为视太阳周年视运动的平均速度。我们日常生
活所用的时间系统是基于平太阳时 (平时 )系统 ,
所以在太阳时角实时计算时 , 关键是要将平时转
换为视时。视时与平时的差称为时差 eot(equa-
tionoftime)。与太阳赤纬相同 , 时差每时每刻都
在变化 , 我们只能用一些不同精度的近似公式进
行推算。由于时差具有一定的周期性 , 所以简单
的算法通常用三角周期函数近似 , 对于复杂算法 ,
需要用到太阳黄纬、赤纬、赤经、恒星时等概念进
行推算。
Stine在文献 [ 10] 中引用 Wloof1968年提出
2010年 , 第 2期 - 4 1 -

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第３４卷第１０期
２０１３年１０月
宇
航
学
报
Ｖｏ１．３４Ｎｏ１０
．
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ
பைடு நூலகம்
Ｏｃｔｏｂｅｒ
２０１３
一
种精确计算航天器本体对太阳电池阵遮挡的方法
李安寿，张东来，杨炀，张亚春，张胡
（１．哈尔滨工业大学深圳研究生院，深圳５１８０５５；２中国空１９技术研究院，北京１０００９４）
摘
要：针对航天器太阳电池阵电设计和热设计中需要准确考虑阴影影响的问题，提出了一种可以精确计算
２．ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｐａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＢｅｉｊｉｎｇ１０００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓｔｈｅｓｈａｄｅｄｅｆｆｅｃｔｍｕｓｔｂｅｆｕｌｌｙｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔｉｎｔｈｅｅｌｅｃｔｉｒｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔ ’ Ｓｓｏｌａｒａｒｒａｙ，ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｓｈａｄｏｗｏｆｓｏｌａｒａｒａｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｔｉｒａｎｇｕｌａｒｇｉｒｄｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ３Ｄｍｏｄｅｌｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔ，ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｏｔｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｓｐａｃｅｃｒａｆｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ，ｔｈｅｎａ” ｂｏｕｎｄｅｄｂｏｘ ”ｉｓｕｓｅｄｔｏｉｎｔｅｒｃｅｐｔｔｈｅｔｉｒａｎｇｕｌａｒｄｐｏｉｎｔｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ，ａｎｄｔｈｅｓｅｐｏｉｎｔｓａｒｅｐｒｏｊ ‘ ｅｅｔｅｄｔｏｓｏｌａｒ
小矩形法具有更高的速度。使用本文所述的方法，可计算结构复杂、构件间有相对运动的航天器本体对太阳电池
阵造成的遮挡，能生成精确的阴影图形，为后续计算受遮挡的太阳电池阵的输出特性奠定了基础。
关键词：遮挡；阴影；光照；太阳电池阵；航天器中图分类号：Ｖ４７；ＴＰ３９１．９文献标识码：Ａ文章编号：１０００ — １３２８（２０１３）１０ — １４０３－０７
ａｒｒａｙｐｌａｎｅ，ｆｉｎａｌｌｙｐｏｉｎｔｂｙｐｏｉｎｔｃｏｍｐａｉｒｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｍｉｎｉｍａｌｒｅｃｔａｎｇｌｅｍｅｔｈｏｄａｒｅｕｓｅｄｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｔｈｅｓｈａｄｏｗｇｒａｐｈ．Ｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｏｆｌｕｎａｒｒｏｖｅｒ ’ Ｓｓｈａｄｏｗｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｇｉｖｅｎｔｏｖａｌｉｄａｔｅｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｌｙａｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｍｉｎｉｍａｌｒｅｃｔａｎｇｌｅｍｅｔｈｏｄｃｏｓｔｓｌｅｓｓｔｉｍｅｉｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｔｈｅｓｈａｄｏｗｇｒａｐｈ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｈａｄｏｗｏｆｓｏｌａｒａｒｒａｙｗｈｉｃｈｉｓｓｈａｄｅｄｂｙｃｏｍｐｌｅｘｓｐａｃｅｃｒａｔｆｗｈｏｓｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｈａｖｅｒｅｌａｔｉｖｅｍｏｔｉｏｎ．Ａｎｄｍｅａｎｗｈｉｌｅａｃｃｕｒａｔｅｓｈａｄｏｗｇｒａｐｈｗｈｉｃｈｉｓｂｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ，ｔｈｕｓｌａｙｉｎｇｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｃｌｃａｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｈａｄｅｄｓｏｌａｒａｒｒａｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｂｅｓｈａｄｅｄ；Ｓｈａｄｏｗ；Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ；Ｓｏｌａｒａｒｒａｙ；Ｓｐａｃｅｃｒａｆｔ
ＤｏＩ：１０．３８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ — １３２８．２０１３．１０．０１５
ＡＭｅｔｈｏｄｆｏｒＡｃｃｕｒａｔｅｌｙＣａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅＳｈａｄｏｗｏｆＳｏｌａｒＡｒｒａｙＳｈａｄｅｄｂｙＳｐａｃｅｃｒａｆｔＩｔｓｅｌｆ
太阳电池阵阴影的方法。首先使用三角网格来建立３Ｄ模型，其次考虑了航天器本体构件间的相对运动，然后用一
个“ 包围盒” 去哉取模型上的三角网格点，再把这些点投射到太阳电池阵上，最后把太阳电池阵分成小方格，分别使用逐点比较法和最小矩形法来生成阴影图形。给出了月球车遮挡计算的实例，仿真分析表明生成阴影图形时，最
ＬＩＡｎ— ｓｈｏｕ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ — ｌａｉ，ＹＡＮＧＹａｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａ．ｃｈｕｎ，ＺＨＡＮＧＹｕｅ。
（１．ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ；