[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于太陽(yáng)同步軌道的傾角偏置量獲取方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110380008.1
• 申請(qǐng)日: 2011-11-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102495950A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明;譚田;張燕;周楠;李志武;呂秋杰;王鵬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專(zhuān)利事務(wù)所 11121
• 代理人: 周長(zhǎng)琪

1.一種適用于太陽(yáng)同步軌道的傾角偏置量獲取方法，其特征在于：通過(guò)下述步驟來(lái)完成：

步驟1：通過(guò)太陽(yáng)同步軌道傾角初值的修正值Δi對(duì)太陽(yáng)同步軌道傾角初值i₀進(jìn)行修正；

步驟2：通過(guò)建立常微分方程，得到衛(wèi)星壽命期內(nèi)t時(shí)刻的軌道傾角和軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)，并得到t時(shí)刻對(duì)應(yīng)的降交點(diǎn)地方時(shí)的變化量；

步驟3：確定衛(wèi)星壽命期終止時(shí)軌跡漂移方向；

判斷無(wú)傾角偏置量情況下衛(wèi)星壽命期結(jié)束時(shí)軌道降交點(diǎn)地方時(shí)變化量的正負(fù)，若為正時(shí)，則太陽(yáng)同步軌道向東漂移，太陽(yáng)同步軌道傾角的偏置量為負(fù)；若為負(fù)時(shí)，則太陽(yáng)同步軌道向西漂移，太陽(yáng)同步軌道傾角的偏置量為正；

步驟4：獲得太陽(yáng)同步軌道的傾角偏置量；

遍歷[0.0°-0.1°]范圍內(nèi)，步長(zhǎng)為0.0001°的傾角偏置量，分別與步驟1中得到的修正后太陽(yáng)同步軌道傾角初值相加作為具有傾角偏執(zhí)量的軌道初值，隨后進(jìn)行步驟1與步驟2，得到衛(wèi)星壽命期內(nèi)t時(shí)刻降交點(diǎn)地方時(shí)的變化量，并找出變化量絕對(duì)值的最大值；并按順序排列成向量，向量中的最小值為傾角偏置量。

2.如權(quán)利要求1所述一種適用于太陽(yáng)同步軌道的傾角偏置量獲取方法，其特征在于：所述太陽(yáng)同步軌道傾角初值的修正值Δi為：

Δi=ns-Ω·(i0)Ω··(i0)]]>

其中，i₀為太陽(yáng)同步軌道傾角初值，n_s為地球在慣性空間中繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的平均角速度；

由于J₂和J₄的影響，因此太陽(yáng)同步軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)的攝動(dòng)為：

Ω·=-32J2(Rea)2ncosi0{1-14J2(Rea)2×(4-19cos2i0)+5J48J2(Rea)2(3-7cos2i0)}]]>

對(duì)其求一次導(dǎo)數(shù)得到：

Ω··=32J2(Rea)2nsini0]]>

其中，n為衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)角速度；Re為地球赤道半徑；a為衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸；J₂與J₄均為地球引力勢(shì)的低階諧系數(shù)；

令帶有傾角偏置量的太陽(yáng)同步軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)的攝動(dòng)等于地球在慣性空間中繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的平均角速度n_s，得到太陽(yáng)同步軌道傾角初始值i0：

i0=arccosns-32J2(Rea)2n]]>

其中，n_s為地球在慣性空間中繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的平均角速度；n為衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)角速度；Re為地球赤道半徑；a為衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸；

則太陽(yáng)同步軌道傾角初值的修正通過(guò)下述公式來(lái)實(shí)現(xiàn)：

i_0(k+1)＝i_0(k)+Δi_(k)

則：

i0(k+1)=i0(k)+ns-Ω·(i0(k))Ω··(i0(k))]]>

其中，i_0(k+1)為第k+1次迭代得到的軌道傾角初值，第0次迭代值為：

i0(0)=arccosns-32J2(Rea)2n,]]>精度為10^-10。

3.如權(quán)利要求1所述一種適用于太陽(yáng)同步軌道的傾角偏置量獲取方法，其特征在于：步驟2具體由3步來(lái)完成：

(a)、建立常微分方程；

常微分方程為：

i·Ω·e·y=3ns28ncosisini*(1+cosi*)sin(2u*-Ω)+2sini*cosi*sinΩ+sini*(1-cosi*)sin(2u*+Ω)-3ns216nsini[(1+cosi*)2sin(2u*-2Ω)-sin2i*sin2Ω-(1-cosi*)2sin(2u*+2Ω)]Ω·-32J2(Rea)2ncosi{1-14J2(Rea)2×(4-19cos2i)+5J48J2(Rea)2(3-7cos2i)}-J32J2(Rea)cosisinie·y+3ns22ncosi[32sin2i-1+18(1+cosi*)2cos(2u*-2Ω)]0.0011ω·cos(-π2+ω·t)]]>

其中，Ω為太陽(yáng)同步軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)；i^*為黃道傾角；u^*為太陽(yáng)的平黃經(jīng)；為軌道近地點(diǎn)幅角的攝動(dòng)，軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)初值為Ω₀；為軌道在y軸上的偏心率的變化率，軌道在y軸上偏心率的初值取為0；為軌道傾角變化率；i為軌道傾角；J₃和J₄同樣為地球引力勢(shì)的低階諧系數(shù)；Re為地球赤道半徑；a為衛(wèi)星軌道半長(zhǎng)軸。上述Ω₀＝α_h0+15LTDN₀，其中，α_h為太陽(yáng)赤經(jīng)，其中，LTDN₀為降交點(diǎn)地方時(shí)；

(b)求解(a)中建立的常微分方程，得到衛(wèi)星壽命期內(nèi)的t時(shí)刻太陽(yáng)同步軌道傾角i(t)和t時(shí)刻太陽(yáng)同步軌道升交點(diǎn)赤經(jīng)Ω(t)；

采用4階Runge-Kutta方程求解(a)中常微分方程，具體為：

令：

y=iΩe]]>

則：

其中，0＜t＜3×86400

y(0)=i0+Δiαh0+15LTDN00]]>

其中，y(0)為y的初值列向量，即y在t＝0時(shí)的值；i₀為太陽(yáng)同步軌道傾角初值，Δi為太陽(yáng)同步軌道傾角初值的修正值；

取步長(zhǎng)h＝0.1，根據(jù)四階Runge-Kutta公式，得到：

yn+1=yn+h6(k1+2k2+2k3+k4)]]>

k₁＝f(t_n，y_n)

其中，k2=f(tn+12h,yn+h2k1)]]>

k3=f(tn+12h,yn+h2k2)]]>

k₄＝f(t_n+h，y_n+hk₃)

其中，0≤n≤3×86400×10，由于步長(zhǎng)為0.1，即t₀＝0，t₁＝0.1，...，t_3×86400×10＝3×86400；

太陽(yáng)同步軌道降交點(diǎn)地方時(shí)的變化量為：

ΔLTDN＝4[Ω(t)-(α_h(t)+15LTDN₀)]，單位為min。