專利名稱：提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及航天器姿態(tài)測量技術領域，具體涉及一種提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法，具體涉及利用模擬太陽敏感器來測量航天器與太陽光線的相對角度。
背景技術：
太陽敏感器是用來測量航天器與太陽光線的相對角度大小，航天器用其輸出值作為自身姿態(tài)的參考。隨著技術的發(fā)展，航天器的質(zhì)量和體積不斷的下降，而對其性能的要求卻不斷的提升。太陽敏感器作為航天器姿態(tài)確定所必不可少的傳感器，在滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和測量精度的前提下，要求其質(zhì)量、體積盡可能的小，功耗盡可能的低。目前太陽敏感器主要分為數(shù)字式和模擬式兩大類。數(shù)字式太陽敏感器一般采用小孔或小孔陣列作為光線引入器，以線陣或面陣CCD或APS作為光線敏感元件，通過一定的算 法得到太陽光線相對于太陽敏感器的角度信息。數(shù)字太陽敏感器最大的特點是精度高，但是由于處理電路復雜，算法計算量大，核心敏感元件成本高，導致其質(zhì)量、體積、功耗較大，成本較高，其適合用于對精度要求高，對質(zhì)量，體積，功耗和成本等不太敏感的航天器上。模擬太陽敏感器雖不如數(shù)字太陽敏感器精度高，但其突出的特點是處理電路簡單、算法計算量小，核心敏感元件成本低，所以模擬太陽敏感器的質(zhì)量、體積、功耗較低，成本較低，其適合用于對精度要求不太高，對質(zhì)量，體積，功耗和成本敏感的航天器上。目前模擬太陽敏感器主要存在的問題是，減小系統(tǒng)的體積造成系統(tǒng)的散熱性能不佳，從而影響了角度測量精度，太陽光線的二次反射影響了系統(tǒng)的精度，處理電路安裝所需要的空間阻止了系統(tǒng)體積的進一步減小。相關研究表明，影響模擬太陽敏感器的角度測量精度的因素主要有三方面一、由于工藝的原因，作為模擬太陽敏感器敏感單元的四象限探測器的四個象限對太陽光線的響應不能做到完全一致，這種不一致性在一定程度上影響了太陽敏感器的角度測量精度；二、太陽敏感器工作在陽光直射環(huán)境下，溫度較高，而當溫度升高時，模擬太陽敏感器的敏感單元對太陽光線的響應、信號處理電路的性能以及機械結(jié)構(gòu)的安裝精度會有一定程度的下降，這樣就對模擬太陽敏感器的角度測量精度產(chǎn)生一定的影響；三、太陽光線進入模擬太陽敏感器內(nèi)部后，到達四個象限探測器表面的光線會有一部分光線被反射，這部分反射光線中的一部分會被四個象限探測器上方的玻璃反射而再次達到四象限探測器表面，這部分光線也會在一定程度上影響模擬太陽敏感器的角度測量精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對影響模擬太陽敏感器角度測量精度的因素提出一種提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法，其特征在于，通過如下三種技術途徑實現(xiàn)I)對模擬太陽敏感器系統(tǒng)的輸入輸出模型進行改進，傳統(tǒng)模擬太陽敏感器的輸入輸出模型存在四象限探測器四個象限對太陽光線響應的不一致性；四個象限對太陽光線響應的不一致性的定義是，在相同的光照條件下，四象限探測器的任意兩個象限輸出的電流大小分別為Ii, Ip則不一致性5為

權(quán)利要求
1.一種提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法，其特征在于，通過如下三種技術途徑實現(xiàn) .1)對模擬太陽敏感器系統(tǒng)的輸入輸出模型進行改進， 傳統(tǒng)模擬太陽敏感器的輸入輸出模型存在四象限探測器四個象限對太陽光線響應的不一致性；四個象限對太陽光線響應的不一致性的定義是，在相同的光照條件下，四象限探測器的任意兩個象限輸出的電流大小分別為Ii, Ip則不一致性δ為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法，其特征在于，所述不一致性對模擬太陽敏感器的角度測量精度的影響通過如下步驟消除 (1)通過實驗的方法測出四象限探測器四個象限對太陽光線的響應系數(shù)； (2)將步驟(I)中測得的響應系數(shù)作為系統(tǒng)參數(shù)存入存儲單元中； (3)太陽敏感器工作過程中，讀取步驟(2)存儲的參數(shù)并參與如下表達式所示運算，修正由于四象限探測器四個象限不一致性對角度測量精度的影響，
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于航天器姿態(tài)測量技術領域的一種提高模擬太陽敏感器角度測量精度的方法，具體涉及利用模擬太陽敏感器來測量航天器與太陽光線的相對角度。本發(fā)明通過對模擬太陽敏感器系統(tǒng)的輸入輸出模型進行改進、提高模擬太陽敏感器系統(tǒng)的散熱性能和降低模擬太陽敏感器系統(tǒng)光線二次反射強度三種途徑來提高模擬太陽敏感器角度測量精度。本發(fā)明實現(xiàn)方式簡單、計算量小，對提升模擬太陽敏感器角度測量精度有較大作用，本發(fā)明所述提高模擬太陽敏感器角度測量精度方法的三種技術途徑可以全部或者部分用于航天器用模擬太陽敏感器上。
文檔編號G01C1/00GK102901482SQ201210359989
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者張高飛, 汪會, 尤政 申請人:清華大學