(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210778641.4 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 哈尔滨工业大 学 地址 150000 黑龙江省哈尔滨市南岗区西 大直街92号 (72)发明人 韩煜　李兴冀　崔秀海　吕钢　 刘中利　 (74)专利代理 机构 北京隆源天恒知识产权代理 有限公司 1 1473 专利代理师 鲍丽伟 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于对日定向卫星电池板实时运动状 态的仿真方法 (57)摘要 本发明提供一种基于对日定向卫星电池板 实时运动状态的仿真方法， 包括以下步骤： 获取 卫星中电池板的安装位置， 并在卫星本体坐标系 下对所述安装位置进行描述； 获取任意时刻 J2000坐标系下的太阳光线矢量， 并将其变换为 卫星本体坐标系下的太阳光线矢量； 将所述电池 板的法线矢量和所述卫星本体坐标系的太阳光 线矢量投影至投影平面上， 分别得到电池板法线 矢量投影和太阳光线矢量投影； 计算所述电池板 法线矢量投影和所述太阳光线矢量投影之间的 夹角。 本发 明提供的基于对日定向卫星电池板实 时运动状态的仿真方法能够获得对日定向卫星 电池板的实时运动状态， 计算效率较高， 结果准 确， 能够提高电池板的效率， 延长使用寿 命。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 115146461 A 2022.10.04 CN 115146461 A 1.一种基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤S1、 获取卫星中电池板的安装位置， 并在卫星本体坐标系下对所述安装位置进行 描述， 得到卫星本体坐标系下的电池板初始安装位置； 步骤S2、 计算所述卫星的运动轨迹， 并获取任意时刻J2000坐标系下的太阳光线矢量， 将所述J20 00坐标系下的太阳光线矢量变换为 卫星本体坐标系下的太阳光线矢量； 步骤S3、 将所述电池板的法线矢量和所述卫星本体坐标系的太阳光线矢量投影至投影 平面上， 分别得到电池板 法线矢量投影和太阳光线矢量投影， 其中， 所述投影平面为卫星本 体坐标系下垂直于所述电池板初始安装位置轴向的平面； 步骤S4、 计算所述电池板法线矢量投影和所述太阳光线矢量投影之间的夹角， 并根据 所述夹角调整所述电池板的运动状态。 2.根据权利要求1所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述 步骤S1中， 所述 卫星本体坐标系的坐标原点 位于所述 卫星的质心。 3.根据权利要求2所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述卫星本体坐标系包括X轴、 Y轴和Z轴， 其中， 在所述卫星没有姿态偏差情况下， 所 述X轴的方向与所述卫星的运动方向重合， 所述Y轴指向所述卫星轨道面的负法线方向， 所 述Z轴指向地心方向。 4.根据权利要求3所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述电池板的安装位置位于所述X轴的正方向、 所述X轴的负方向、 所述Y轴的正方向、 所述Y轴的负方向、 所述Z轴的正方向或所述Z轴的负方向上。 5.根据权利要求1所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述步骤S2中， 所述J2000坐标系下的太阳光线矢量先变换为卫星轨道 坐标系下的太 阳光线矢量， 再将所述卫星轨道坐标系下的太阳光线矢量变换为所述卫星本体坐标系下的 太阳光线矢量。 6.根据权利要求1所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述 步骤S2中， 通过SGP4轨道计算模型计算所述 卫星的运行轨 迹。 7.根据权利要求1所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述 步骤S3中， 所述电池板法线矢量 为所述电池板向阳面的法线矢量。 8.根据权利要求1所述的基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方法， 其特征 在于， 所述步骤S4中， 调整 所述电池板的运动状态， 使 所述电池板 法线矢量投影与所述太阳 光线矢量投影保持一 致， 提高所述电池板的光电转 化效率。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115146461 A 2一种基于对日定向卫星电池板实时运动状态的仿真方 法 技术领域 [0001]本发明涉及航天工程技术领域， 具体而言， 涉及一种基于对日定向卫星电池板实 时运动状态的仿真方法。 背景技术 [0002]随着航天技术的发展， 航行器上所需的功率越来越大， 发展功率高、 长寿命和低成 本的空间太阳电池是航天技术发展的方向。 空间航天器能源中的一个重要来源是太阳能， 而航天器太阳能的获取与太阳能电池帆板的运动有着十 分紧密的联系。 单位面积的太阳帆 板所能提供的能量取决于其法线方向和太阳矢量方向之 间的夹角。 亟需一种能够研究航 天 器太阳帆板具体运动状态的方法， 掌握对 日定向卫星太阳帆板的实时状态， 有助于提高太 阳能电池的效率， 延长太阳帆板在空间严苛环境中的使用寿命。 发明内容 [0003]本发明解决的问题是如何提供一种能够研究卫星电池板实时运动状态的仿真方 法， 有助于提高太阳能电池的效率， 延长其在空间环境中的寿命。 [0004]为解决上述问题中的至少一个方面， 本发明提供一种基于对日定向卫星电池板实 时运动状态的仿真方法， 包括以下步骤： [0005]步骤S1、 获取卫星中电池板的安装位置， 并在卫星本体坐标系下对所述安装位置 进行描述， 得到卫星本体坐标系下的电池板初始安装位置； [0006]步骤S2、 计算所述卫星的运动轨迹， 并获取任意时刻J2000坐标系下的太阳光线矢 量， 将所述J20 00坐标系下的太阳光线矢量变换为 卫星本体坐标系下的太阳光线矢量； [0007]步骤S3、 将所述电池板的法线矢量和所述卫星本体坐标系的太阳光线矢量投影至 投影平面上， 分别得到电池板法线矢量投影和太阳光线矢量投影， 其中， 所述投影平面为卫 星本体坐标系下垂直于所述电池板初始安装位置轴向的平面； [0008]步骤S4、 计算所述电池板法线矢量投影和所述太阳光线矢量投影之间的夹角， 并 根据所述夹角调整所述电池板的运动状态。 [0009]优选地， 所述 步骤S1中， 所述 卫星本体坐标系的坐标原点 位于所述 卫星的质心。 [0010]优选地， 所述卫星本体坐标系包括X轴、 Y轴和Z轴， 其中， 在所述卫星没有姿态偏差 情况下， 所述X轴的方向与所述卫星的运动方向重合， 所述Y轴指向所述卫星轨道面的负法 线方向， 所述Z轴指向地心方向。 [0011]优选地， 所述电池板的安装位置位于所述X轴的正方向、 所述X轴的负方向、 所述Y 轴的正方向、 所述Y轴的负方向、 所述Z轴的正方向或所述Z轴的负方向上。 [0012]优选地， 所述步骤S2中， 所述J2000坐标系下的太阳光线矢量先变换为卫星轨道坐 标系下的太阳光线矢量， 再将所述卫星轨道坐标系下的太阳光线矢量变换为所述卫星本体 坐标系下的太阳光线矢量。 [0013]优选地， 所述 步骤S2中， 通过SGP4轨道计算模型计算所述 卫星的运行轨 迹。说　明　书 1/4 页 3 CN 115146461 A 3