[發明專利]全天候覆蓋衛星的重訪軌道確定方法

有效

• 申請號: 200910089663.4
• 申請日: 2009-07-23
• 公開（公告）號: CN101614813B
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: 徐明;譚田
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G06F17/10
• 分類號: G06F17/10
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種衛星重訪軌道的確定方法，尤其適合于升降軌均參與覆蓋的衛星軌道。

背景技術

目前光學成像衛星的視場狹窄，即使考慮衛星的側擺能力，所能覆蓋的幅寬也有限。一般觀測任務均要求全球普查在T_RV天(T_RV為大于或等于2的自然數)完成，即該軌道的重訪周期為T_RV天。

以往重訪軌道的設計均采用某一回歸軌道實現。對于僅在降軌成像的光學衛星覆蓋問題，降軌點在不同緯度上的出現順序是不變的；因此，重訪特性可針對于赤道進行分析。圖1給出了一個典型的單軌覆蓋衛星的軌道設計過程(重訪周期為4天，考慮側擺能力后的半視角為28.25°)，重訪周期接近4天的回歸軌道可以列舉出?等(注：由于回歸軌道與其每天運行的圈數之間存在一一對應的關系，故這里用每天運行圈數指代回歸軌道)。以回歸周期為31天的軌道為例，回歸軌道?的幅寬可以在4天時間內依次覆蓋赤道，而回歸軌道?和?在4天時間內覆蓋均有縫隙；因此，回歸軌道?可以作為重訪軌道的選擇之一。顯然，當載荷視場狹窄、重訪周期較長時，列舉滿足重訪要求的回歸軌道難度和計算量急劇上升。

這種依賴軌道回歸實現重訪的設計思路，為國內外航天界所采用(參見Jochim?F，Quintino?da?Silva?H?M，?R，Hajnsek?I，Puls?J.Orbit?Analysisfor?the?Brazilian-German?Space?Project?MAPSAR?Based?on?UserRequirements.In?5th?International?Symposium?of?the?International?Academy?ofAstronautics，Berlin，April?4-8，2005，IAA-B5-1001，p327-332)。

重訪軌道和回歸軌道是有區別的：回歸軌道可以滿足重訪要求，但重訪軌道并不限定為回歸軌道。另外，上文介紹的傳統方法僅適用于單軌覆蓋衛星(例如光學成像衛星)，而不適用于雙軌均參與覆蓋的衛星(例如微波和電子衛星)。從軌道的設計效果來看，傳統方法是通過選擇恰當的有理數，得到回歸軌道，而非遍歷整個軌道高度區間，因此不可避免地會遺漏部分軌道；同時，這種選擇關鍵點的做法無法判斷軌道高度變化對覆蓋特性的影響。

需要說明的是：國內外有眾多學者研究過軌道的覆蓋問題，但研究內容集中星座組網的多重覆蓋以及覆蓋性能的數值優化等方面，沒有檢索到關于全天候覆蓋衛星的重訪軌道確定方面的內容。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種適用于雙軌覆蓋的重訪軌道確定方法。

本發明的技術解決方案是：全天候覆蓋衛星的重訪軌道確定方法，步驟如下：

(1)輸入待確定重訪軌道的高度范圍[h₁，h₂]、重訪周期T_RV，所述的T_RV為大于或等于2的自然數；

(2)在重訪周期T_RV內，計算升、降軌點在當前緯度圈相鄰降軌上的分布；并將所述分布按照由小到大的順序排列得到2T_RV+2維向量z；

(3)判斷相鄰的升軌點和降軌點之間有沒有縫隙，若沒有縫隙，則單元覆蓋ΔL_n^δ記為0；若存在縫隙，則單元覆蓋ΔL_n^δ記為Δz_n-W；其中，W為不同時刻載荷有效視場形成的圓錐在當前緯度圈上投影的累積幅寬；Δz_n＝z_n+1-z_n，n＝1，2，...，(2T_RV+1)；z_n和z_n+1分別為上述向量z中第n和n+1個分量；

(4)累加緯度在[0°，70°]間變化的單元覆蓋ΔL_n^δ，并得到全球覆蓋率τ

其中，δ為地理緯度；Δδ為地理緯度的計算間隔弧度值；

(5)重復步驟(2)～(4)，遍歷計算[h₁，h₂]范圍軌道的全球覆蓋率，得到覆蓋率隨軌道高度的變化曲線。

所述步驟(2)中的升軌點和降軌點在當前緯度圈相鄰降軌之間的分布：降軌點在相鄰降軌間的分布為