申请/专利权人：北京航空航天大学

申请日：2021-08-04

公开（公告）日：2024-02-20

公开（公告）号：CN113742839B

主分类号：G06F30/15

分类号：G06F30/15;G06F30/20;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.20#授权;2021.12.21#实质审查的生效;2021.12.03#公开

摘要：本发明公开了一种高精度的航天器辐射光压建模方法，该方法对航天器受到的太阳辐射压、地球辐射压和热辐射光压的统一建模；使用几何原型精细化表示航天器的三维结构，并给出表面材料的特性参数，构建航天器的三维模型数据库；用射线跟踪法模拟辐射与航天器表面的相互作用，得到在航天器本体系中表达的辐射光压加速度，从而建立航天器的辐射光压模型；以格网的形式输出太阳辐射压、地球辐射压、热辐射压以及不确定度。用户只需要在格网文件的基础上执行简单的双线性插值可得到航天器任意姿态下的高精度辐射光压加速度。作为一种高精度非保守力建模方法，该发明能够完善并提高航天器的轨道动力学模型，进一步提高定轨精度和轨道预报准确度。

主权项：1.一种高精度的航天器辐射光压建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立辐射源模型计算辐射源的量级大小和方向，所述辐射源包括太阳辐射、地球辐射、航天器热辐射和航天器天线辐射；S2：构建航天器三维模型数据库将航天器模型各组件对应于基本几何原型，将基本几何原型组合成复杂航天器三维模型，以参数化的形式描述各基本几何原型，结合航天器模型各组件的表面材料特性，建立航天器三维模型数据库；S3：模拟辐射光子与航天器表面的相互作用采用射线追踪算法，计算辐射源产生的光子与航天器表面作用产生的力的大小和方向，得到航天器辐射光压模型；S3具体包括以下步骤：S31：对每一束光线执行射线追踪算法，利用KD树结构计算辐射光与航天器三维模型各组件之间的交点，计算交点上该束辐射光的太阳辐射光压、地球辐射光压、航天器热辐射光压以及航天器天线辐射光压；其中太阳辐射光压的计算方法如下： 其中，A为被辐射光照射的航天器组件表面面积，θ为外部辐射方向与航天器表面法向的夹角，c为光速，s为入射辐射单位向量，μ为航天器表面材料的镜面反射率；v为航天器表面材料的反射率，p为镜面反射向量；其中地球辐射光压的计算方法如下： 其中航天器表面热辐射光压的计算方法如下： 其中航天器天线辐射光压的计算方法如下： 其中，Wa为航天器天线的辐射功率；S32：对于多次反射效应的计算，辐射光与航天器表面上次碰撞的交点作为下一次反射的起点，镜面反射方向作为下一次反射的光线方向，且反射的能量根据航天器表面材料的吸收率α进行调整，追踪每一束辐射光的反射直到该辐射光进入太空或者能量衰减为0；对于每一次反射，均采用S31中的方法进行辐射光压计算；S33：将所有辐射光的计算结果累加起来，即得当前辐射源在当前方向的太阳辐射光压、地球辐射光压、航天器热辐射光压以及航天器天线辐射光压；S34：将航天器周围的空间按照经度和纬度划分为181×361个格网，其中纬度有181个方向，经度有361个方向，对于每一个辐射源方向，均采用S31-S33中的方法计算出其对应的辐射光压，并按照星固系的x，y和z分量生成3个格网文件，每个格网文件都存储181×361个数据。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京航空航天大学 一种高精度的航天器辐射光压建模方法

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