[发明专利]提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法

摘要

本发明公开了属于航天器姿态测量技术领域的一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法，具体涉及利用模拟太阳敏感器来测量航天器与太阳光线的相对角度。本发明通过对模拟太阳敏感器系统的输入输出模型进行改进、提高模拟太阳敏感器系统的散热性能和降低模拟太阳敏感器系统光线二次反射强度三种途径来提高模拟太阳敏感器角度测量精度。本发明实现方式简单、计算量小，对提升模拟太阳敏感器角度测量精度有较大作用，本发明所述提高模拟太阳敏感器角度测量精度方法的三种技术途径可以全部或者部分用于航天器用模拟太阳敏感器上。

主权项

一种提高模拟太阳敏感器角度测量精度的方法，其特征在于，通过如下三种技术途径实现：1）对模拟太阳敏感器系统的输入输出模型进行改进，传统模拟太阳敏感器的输入输出模型存在四象限探测器四个象限对太阳光线响应的不一致性；四个象限对太阳光线响应的不一致性的定义是，在相同的光照条件下，四象限探测器的任意两个象限输出的电流大小分别为Ii,Ij，则不一致性δ为： δ = max ( | I i - I j I i | × 100 % ) 其中i,j=1,2,3,4其中max()表示为取最大值。当工艺做到四个象限完全一致时，δ=0；当工艺不能做到四个象限完全一致时，δ不等于0；不一致性对模拟太阳敏感器的角度测量精度的影响是不同的，对于视场大小为±60°的模拟太阳敏感器，1%的不一致性会产生1°左右的角度测量误差。改进后的系统输入输出模型为： M = t 2 t 3 t 4 I 1 + t 1 t 2 t 3 I 4 - ( t 1 t 3 t 4 I 2 + t 1 t 2 t 4 I 3 ) t 2 t 3 t 4 I 1 + t 1 t 2 t 3 I 4 + t 1 t 3 t 4 I 2 + t 1 t 2 t 4 I 3 α = - arctan ( a 2 h M ) N = t 2 t 3 t 4 I 1 + t 1 t 3 t 4 I 2 - ( t 1 t 2 t 4 I 3 + t 1 t 2 t 3 I 4 ) t 2 t 3 t 4 I 1 + t 1 t 2 t 3 I 4 + t 1 t 3 t 4 I 2 + t 1 t 2 t 4 I 3 β = - arctan ( a 2 h N ) 2）提高模拟太阳敏感器系统的散热性能，从两个方面提高模拟太阳敏感器系统的散热性能：一、模拟太阳敏感器的光 线引入器通过在玻璃表上下表面镀膜的方法得到，在玻璃的上表面镀上一层热控膜，热控膜的透明度要求大于90%，红外发射率要求ε大于0.8；对于模拟太阳敏感器，在玻璃上镀上热控膜来提升性能，采用添加铝、镓和氮的氧化锌材料来实现，厚度由实际需要决定；二是通过铝基板工艺将模拟太阳敏感的处理电路与系统的底盖合二为一，即将处理电路加工在系统底盖上，由于铝基板最大的优点是散热性能优良，通过这种办法，模拟太阳敏感器的处理电路产生的热量通过铝基板底盖快速传导出去；通过以上两种方式，模拟太阳敏感器的散热性能提高达50%以上；3）降低模拟太阳敏感器系统光线二次反射强度，前面提到，进入模拟太阳敏感器系统的光线会有部分因发生二次反射重新达到四象限探测器的表面从而对系统角度测量精度生产影响，在模拟太阳敏感器光线引入器玻璃的上表面、下表面的部分分别镀上一层增透膜，其具体的材料和厚度由增透膜工艺决定，所述增透膜材料应该使得光线引入器玻璃表面的反射率从7%降至0.5%以下，以降低光线在其表面的反射率，从而降低光线的二次反射强度，这样使模拟太阳敏感器系统的抗光线二次反射性能至少提高14倍，即光线二次反射对模拟太阳敏感器角度测量精度的影响至少降低为原来的1/14。