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图10 定日镜跟踪的基本任务

　　定日镜跟踪的基本任务是把入射太阳光定向反射至目标位置，或者说，使得经过镜面中心的反射光严格投向目标位置。或者说它的基本任务是，使得镜面中心的法向指向太阳光太阳位置与目标位置角平分线方向。不管采用何种跟踪方式，图10里面旋转轴是没有画出来的，那就是说，不管用任何形式的双轴跟踪定日镜，它都是同样的跟踪任务。

图11 定日镜的刚体旋转

　　为什么要进行双轴跟踪，不用三轴或者一个轴跟踪呢？实际上，可以把定日镜与刚体的旋转进行一个对比。在天体上，刚体一般有章、进动和自旋这些角度进行刻画表征。在飞行器里面，往往用偏航角、侧滚角以及俯仰角进行表征较方便。刚体有三个角度自由度，对于定日镜，只是把镜面法向指向角平分线方向，镜面法向只有两个角度自由度。因此，定日镜只需要双轴跟踪就可以实现定向反射聚光。我们可以通过刚体旋转的概念，对定日镜的双轴跟踪进行进一步深刻地认识和理解。下面展示的是四种基本的双轴跟踪方式。

图12 四种典型的双轴跟踪方式

　　图12左上角是最常见的方位俯仰跟踪，它的固定轴是竖直上下的；右上角是俯仰倾斜这种跟踪方式，俯仰轴做上下的俯仰运动，但是轴是沿水平方向的固定轴。定日镜一般有两个轴，一个轴是固定的，另外一轴与它垂直且与镜面是一起运动。第三种重要的双轴跟踪方式是自旋俯仰跟踪，固定轴是自旋轴，指向目标位置，另外一轴是俯仰轴，与镜面一起绕自旋转转动。这种跟踪方式也有些特殊的性质，在后面会介绍。第四种是极轴双轴跟踪方式，应用非常少，但也是比较典型的一种，它的固定轴与地轴方向是平行的。可以根据定日镜指向的不同进行分类，或者说定日镜的本质在固定轴指向的不同。我们总结一下，定日镜的镜面法向相同，但是它的跟踪角度不一样，不同的跟踪方式，尽管镜面法向相同，跟踪角度却不一样，因而聚光效果也不一样。

　　下面展示为什么不同跟踪方式的聚光效果不一样。前面说到定日镜刚体，刚体一般有三个角度自由度，因此，这里参照万向环，做一个定日镜旋转模型。

图13 万向环定日镜旋转模型

　　图13中，有红色的上下轴是固定轴，又叫方位轴；绿色的轴是水平轴，表示俯仰轴；还有是蓝色的轴，我们叫侧滚轴。这里通过万向环定日镜双轴跟踪的模型，展示对比二种典型定日镜双轴跟踪方式。

图14万向环定日镜模型的方位俯仰跟踪模式

　　从起始状态，先绕方位轴（绿色的轴）转一个角度，再绕绿色的俯仰轴转一个角度，到当前的角度姿态。两个轴是互相垂直的，相互独立，互不影响；先进行方位轴运动，再俯仰轴运动，或者先俯仰运动，再方位运动，都是可以的，都是把镜面中心法向指向目标方向。第二是俯仰-侧滚跟踪方式。下面是用万向环定日镜模型展示俯仰-侧滚运动姿态的一个例子。

图15万向环定日镜模型的俯仰侧滚跟踪模式

　　从起始状态，先绕绿色的俯仰轴上下运动一个角度，再绕蓝色的侧滚轴运动一个角度，到当前的角度姿态。

　　另外，很常见的也是线性运动，比如说丝杠、电动推杆传动，间接实现角度旋转运动。实际上，角度运动和线性运动的转换关系，是有很简单的三角关系可以表达出来的。