[發明專利]基于兩行根數的衛星軌道維持控制方法

有效

• 申請號: 201210028790.5
• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN102591343A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 李志武;譚田
• 申請（專利權）人: 航天東方紅衛星有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 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軌道維持控制方法。

背景技術

衛星在軌期間由于受到大氣阻力的影響，導致衛星的星下點軌跡發生漂移。對于諸如不具備側擺功能的詳查測繪衛星或有特定地面軌跡間距要求的雷達測高衛星而言，進行軌道設計時必須要使其在既定的回歸周期之內能夠實現全球無漏縫覆蓋或實現嚴格的軌跡網格間距要求，因此必須要進行衛星的軌道維持控制，否則衛星在自由漂移的無控狀態下運行一段時間以后，軌間距將會發生變化，導致覆蓋出現漏縫或軌跡間距跳出網格要求。

由于太陽活動和空間環境的不確定性，對高層大氣密度的預報仍然不夠精確，使得理論計算的控制周期、軌控量等參數與實際情況會有較大出入。因此，軌控參數的制定應結合當時在軌的變化進行統計和預測，這就需要有相應的真實軌道數據來源。一般有條件情況下，可由衛星軌道測量單位每天計算的軌道根數作為輸入，但是由于地域限制、接口協調、人員占用、精力投入和數據保密等客觀條件的限制，使得長期、穩定的獲取衛星軌道測量單位的數據變得繁瑣，甚至非業務相關單位很難獲取，以及獲取的范圍僅限本國衛星，而無法對世界上其他國家先進衛星進行跟蹤與相關技術指標的分析。

目前，國內外進行衛星某一段時期內地面軌跡漂移的分析均是基于大氣密度為定值的假設，這種以不確定性且占主導作用的因素作為輸入，對軌跡漂移預報和控制計算具有較大的干擾。由于衛星軌道測量單位具有特定的軌道數據優勢，因此對衛星軌道的衰減情況有充分的樣本可供分析，可直接對開普勒六根數的半長軸變化進行統計，雖然已經過衛星在軌驗證，但這種基于衛星真實軌道六根數的預報方式仍有較強的使用對象、衛星歸屬等局限性。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種基于公開的兩行根數數據對有地面軌跡維持要求的衛星進行軌道預報和控制方法，克服了以不穩定大氣密度作為計算輸入帶來的誤差影響，提高了預報和控制計算的可靠性、準確性。

本發明的技術解決方案是：基于兩行根數的衛星軌道維持控制方法，步驟如下：

(1)利用SGP4軌道確定模型解算衛星兩行根數數據，得到衛星在地球赤道旋轉坐標系下兩行根數歷元時刻的位置和速度，由此得到衛星星下點的地理經緯度；

(2)根據衛星的緯度幅角值判斷衛星處于升軌弧段或者降軌弧段，將步驟(1)中得到的衛星星下點地理經緯度與約定的地面標稱軌跡所屬弧段數據中同緯度的經度值作比較，位置差作為每次樣本相對地面標稱軌跡的結果；

(3)采用平均法對步驟(2)得到的所有樣本進行二次曲線擬合，得到擬合多項式y＝A+Bx+Cx²，式中x為相對取樣時刻，y為衛星星下點地面軌跡相對標稱軌跡的位置差；

(4)根據擬合多項式的系數計算得到截至最新樣本時刻衛星軌道半長軸實際值與標稱值的差Δa_t，以及樣本所處時間區間內的衛星軌道半長軸平均衰減率其中R_E為地球赤道半徑，a為衛星軌道半長軸標稱值；