[發明專利]基于快速響應衛星的敏捷軌道實現方法和系統

在審

• 申請號: 201610049447.7
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105678007A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 張雅聲;李智;張占月;程文華;李紀蓮;楊慶;樊鵬山;李新洪;楊露;楊自興
• 申請（專利權）人: 張雅聲
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B64G1/10
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 倪鉅芳

技術領域

本發明涉及一種基于快速響應衛星的敏捷軌道實現方法，屬于航空航天技術領域，用 于敏捷軌道的設計，有助于提高快速戰術情報支援能力，在局部地區沖突中確保空間信息 優勢。

背景技術

進入21世紀以后，人類越來越重視來之不易的和平社會環境，發生全球性世界大戰的 可行性越來越小。但是，仍然有少數國家和地區存在發生區域沖突的可能。為了在局部沖 突中確保空間信息優勢，對快速區域戰術情報需求越來越迫切。小衛星相比于大衛星在戰 術上具有更大的價值，小衛星可以對軍事感興趣的地區進行長期監視，特別是對于難以預 測的突發事件，可以提供情報、偵察、監視和通信，保障未來戰場態勢感知和快速戰術情 報支援。快速響應衛星(簡稱，快響衛星)是一種低成本的小衛星，該衛星能夠在幾天甚 至是幾個小時內發射入軌，并形成作戰能力。

美國著名的ORS計劃就是形成這種快速戰術情報支援能力的新型太空系統的代表。 2002年美國空軍航天司令部(AFSPC)和美國航空航天局(NASA)就開始了有關快速響 應太空系統的相關研究，并于2007年正式成立了ORS辦公室。ORS計劃主要圍繞低成 本、靈活性、快速響應能力發展，實現在全球范圍內快速有效地與敵方交戰，通過空間信 息系統向戰區指揮官提供實時的戰場態勢感知能力，并將空間能力集成于各種武器裝備上 以及作戰人員，以支持聯合作戰。美國在先后發射了多顆試驗型快速響應衛星--TacSat的基 礎上，2011年6月28日，成功發射第一顆作戰型快速響應衛星--ORS-1，并為美軍提供了 大量的伊拉克和阿富汗地區的戰場圖像。

空間快速響應的應用范圍很廣，可以為對地覆蓋、空間防御和天基支援等多個領域提 供服務。由于快速響應任務特性的限制，要求快速響應軌道具有快速響應能力、對局部地 區的良好覆蓋能力、較低的進入成本和較高的地面覆蓋率。快速響應軌道能夠在較短時間 內將衛星送入預定軌道，實現對衛星或星座的快速部署。同時，它還能對局部地區提供長 時間、周期性或持續覆蓋，以滿足具體的快速響應任務需求。由于要求具備較快的響應能 力，空間快速響應主要局限于中低軌衛星。ORS系列衛星設計就是運行在低軌道 (350～705km)和中軌道(近地點520km，遠地點7825km)，軌道傾角為低軌 (0～98.7°)和中軌(63.4°)。

衛星軌道的快速響應特性和對地覆蓋特性是快速響應軌道設計中最關心的問題，傳統 軌道設計過程關注衛星對地覆蓋性能的長期穩定性和全球覆蓋能力，快速響應任務的軌道 設計則更關注衛星的快速響應能力、對局部地區的覆蓋能力和任務的低成本。快速響應軌 道最重要的特性就是具備快速響應能力，軌道設計過程就是通過優化軌道高度、響應方式 等將響應時間減到最小。本發明提出的技術旨在解決傳統軌道與快響任務不適的情況，給 出一種根據發射點和目標點的位置條件，結合快速響應時間約束的軌道解析設計方法，稱 為敏捷軌道。

發明內容

本發明針對地區沖突中對快速響應衛星所提供的戰術情報的需求越來越迫切，根據快 速響應衛星的發射點和目標點的位置條件，結合快速響應時間約束，提出了一種基于快速 響應衛星的敏捷軌道實現方法，并通過典型任務仿真，驗證了方法的可行性、易操作性和 實用性。

本發明提供了一種基于快速響應衛星的敏捷軌道實現方法，包括：

步驟一、根據衛星偵察的目標區域確定快速響應衛星的相關衛星參數；

步驟二、根據步驟一中所述衛星參數，對快速響應衛星的敏捷軌道進行建模；

步驟三、計算得到所述敏捷軌道的軌道傾角和升交點經度。

步驟一中，根據衛星偵察的目標區域確定快速響應衛星的相關衛星參數，包括：

確定發射點地理坐標；

確定目標區域的地理坐標；

確定響應時間；

確定快速響應衛星的工作軌道高度。

所述確定發射點地理坐標，包括利用北斗導航系統確定發射點地理坐標；

所述確定目標區域的地理坐標，包括利用偵察衛星確定目標區域的地理坐標；

所述確定響應時間，包括根據任務需求確定響應時間；

所述確定快速響應衛星的工作軌道高度，包括根據快速響應衛星的載荷確定快速響應 衛星的工作軌道高度。

所述地理坐標，包括地理經度和地理緯度。